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EP3617811B1 - Procédé de réalisation d'une friction par lanternage - Google Patents

Procédé de réalisation d'une friction par lanternage Download PDF

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Publication number
EP3617811B1
EP3617811B1 EP18192226.1A EP18192226A EP3617811B1 EP 3617811 B1 EP3617811 B1 EP 3617811B1 EP 18192226 A EP18192226 A EP 18192226A EP 3617811 B1 EP3617811 B1 EP 3617811B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tube
deformation
pinion
friction
shaft
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.)
Active
Application number
EP18192226.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3617811A1 (fr
Inventor
Jérôme Javet
Christian Prenez
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 EP18192226.1A priority Critical patent/EP3617811B1/fr
Priority to EP24199963.0A priority patent/EP4455797A2/fr
Priority to JP2019154294A priority patent/JP2020064050A/ja
Priority to US16/552,141 priority patent/US11256216B2/en
Priority to CN201910829301.8A priority patent/CN110874048B/zh
Publication of EP3617811A1 publication Critical patent/EP3617811A1/fr
Priority to US17/589,290 priority patent/US11507021B2/en
Application granted granted Critical
Publication of EP3617811B1 publication Critical patent/EP3617811B1/fr
Active legal-status Critical Current
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    • G04B13/026—
    • 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
    • G04B13/00—Gearwork
    • G04B13/02—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots
    • 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
    • G04B11/00—Click devices; Stop clicks; Clutches
    • G04B11/001—Clutch mechanism between two rotating members with transfer of movement in both directions, possibly with limitation on the transfer of power
    • G04B11/003—Clutch mechanism between two rotating members with transfer of movement in both directions, possibly with limitation on the transfer of power with friction member, e.g. with spring action
    • 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
    • G04B13/00—Gearwork
    • G04B13/02—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots
    • G04B13/021—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots elastic fitting with a spindle, axis or shaft
    • 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
    • G04B13/00—Gearwork
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    • G04B13/021—Wheels; Pinions; Spindles; Pivots elastic fitting with a spindle, axis or shaft
    • 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
    • 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
    • G04B19/00—Indicating the time by visual means
    • G04B19/02—Back-gearing arrangements between gear train and hands

Definitions

  • the invention relates to a method of producing a tube for a friction system. It also relates to a method of producing friction between a shaft and such a tube.
  • the driving of the hands or discs allowing the time display on a watch is generally done by means of a cannon-pinion, which is pinched and then driven onto a tiger-wheel of a central pinion.
  • the pinching creates two bumps in the tube or barrel of the cannon-pinion which come into contact with the tiger-wheel and thus ensure, by friction of the bumps on the tiger-wheel, the transmission of the rotation of the central pinion to the cannon-pinion in normal operating mode for displaying the time.
  • Adjusting the diameter of the tigeron and the distance between the bosses ensures the transmission of a torque allowing the rotation of the minute hand.
  • the higher this torque the better the hands will behave when subjected to shocks.
  • the rotation of the stem causes the rotation of the cannon pinion via a correction mechanism, which slides on the center pinion to position the hand in the correct place relative to the dial.
  • Such a structure with a central gable constitutes, for example, a lantern.
  • Too high a friction or friction torque results in a difficult adjustment feeling and also induces wear on the lantern.
  • the lanterning operation is performed by pinching the constriction of a tube of the cannon-pinion opposite a bearing or clearance of the tigeron.
  • This pinching is a manual task, and its result depends on the dexterity and sensitivity of the watchmaker, and is therefore random.
  • the lanterning is intended to ensure a certain level of friction between the tigeron and the cannon-pinion during normal operation of the watch in order to display the time, while manual time-setting operations by the user apply a torque greater than that of friction. The friction torque must therefore not be too high.
  • the cannon-pinion is adjusted with greasy friction on the shaft of the minute pinion, which generally has a groove ("lantern notch") to accommodate two bulges generated in the wall of the cannon-pinion.
  • a sufficient quality of such an assembly can only be ensured by a pairing of the cannon-pinion and the center pinion so that the lantern is perfectly adjusted, otherwise the cannon-pinion will wobble and the hands will move unexpectedly.
  • the document CH129931 presents a solution that has become traditional, consisting of using a gable with a support cone guaranteeing the centering of the roadway on the central gable before lanterning.
  • the lanterning of the cannon is therefore a traditional method which requires skill on the part of the watchmaker who must sometimes rework the cannon to adapt it to the pinion, or perfect mastery of the geometries or torques obtained in the case of more industrial productions.
  • the cannon is traditionally machined from free-cutting steel (20AP or Finemac [registered trademark]) then hardened by heat treatment according to the supplier's specifications to achieve a hardness of 550 ⁇ 50 HV. This hardness corresponds to a compromise to allow both the deformation of the cannon without cracking during the lanterning stage, and the maintenance of the torque over time.
  • the material is put into a metallurgical state allowing the lanterning to be corrected by the watchmaker until the correct torque is obtained.
  • This hardening heat treatment has the effect, in addition to increasing the hardness of the road surface to make it more resistant to wear, of increasing the elastic return and reducing the elongation at break. However, it only changes the dimensions of the road surface in a negligible way, even on a watch scale.
  • the lantern stage generates a narrowing of the internal diameter of the roadway along an axis located in the plane perpendicular to the axis of the roadway, to bring the distance between bumps to a chosen theoretical value.
  • the parts are then assembled on the movement: the cannon pinion is driven onto the center pinion and the two bumps made during the previous step are slightly elastically separated during insertion on the pinion, then come to be housed in a groove or on a cone made on the pinion, and ensure the relative positioning of the two parts according to the axis of the roadway, as well as the relative maintenance of the two parts in rotation up to a friction torque defined by the geometry and the rigidity of the parts.
  • This torque is checked or measured and, if it is not sufficient, the roadway is removed and changed, or pinched again.
  • the material characteristics of the two components are respectively a hardness of 550 ⁇ 50 HV for the road surface and 650 ⁇ 50 HV for the pinion, both in 20AP steel.
  • the document EP2881803 describes a recent alternative to lanterning obtained using a shape memory alloy ring intended to tighten the roadway around the tigeron.
  • the ring is widened at low temperature (martensitic state), placed opposite the roadway area and then heated to reach the austenitic structure allowing its tightening and the controlled maintenance of the roadway on the tigeron.
  • the document CH41140 has a longitudinally split barrel roadway to facilitate the insertion of the roadway on the center gable.
  • a circular rim created on the lower part of the roadway fits into a groove located between the spans of the center gable.
  • Friction is provided, in this document, by a tab which acts as a spring applying a force to the shaft.
  • the control of the lantern torque cannot be industrialized with the known processes without resorting to pairings, because the torque depends very precisely on the internal diameters of the roadway and external diameters of the center pinion.
  • the machining tolerances and the additional dispersion induced by the heat treatment then the pinching are such that it is necessary to pair batches to guarantee a friction torque within the required tolerances.
  • the standard deviation of the torques measured on sets of at least 500 tubes assembled on 500 shafts is of the order of 0.3 to 0.35 mNm.
  • the aim of the invention is to provide a lantern friction device making it possible to overcome the drawbacks mentioned above and to improve the devices known from the prior art.
  • the invention proposes a simple, reliable and reproducible friction device and a method for producing such a device.
  • a method according to the invention is defined by claim 1.
  • the attached figure represents as an example an embodiment of a timepiece.
  • FIG. 1 is a diagram of an embodiment of a timepiece.
  • the timepiece is for example a watch or a wristwatch.
  • the timepiece may comprise a watch movement 100, in particular a mechanical watch movement, in particular automatic, or electronic.
  • the timepiece may also comprise a watch assembly, in particular a watch case intended to contain the movement.
  • the movement comprises an assembly 3 or a friction system 3 comprising a shaft 2 and a tube 1.
  • the shaft is housed in the tube 1.
  • the tube 1 is a cannon or a cannon shaft and the shaft 2 is a center pinion, in particular a shafted center pinion.
  • the shaft 2 and the tube 1 each have diameters D that are equal to the ready functional clearance that allow the tube 1 to slide freely relative to the shaft 2 along an axis A and that allow the tube to rotate freely relative to the shaft 2 about the axis A.
  • the diameters D are for example between 0.3 mm and 2 mm, or even between 0.6 mm and 1 mm. Preferably, the diameters D are less than or equal to 2 mm, or even less than or equal to 1 mm.
  • the assembly comprises a lantern, that is to say that the shaft 2 and/or the tube further comprise particular conformations 11, 21 in order to create friction between the tube and the shaft 2.
  • the shaft 2 includes a groove or tapered clearance 21.
  • the tube comprises at least one hump 11 or at least one boss, preferably two, three or four humps made in the same plane P perpendicular to the axis A or at least substantially in the same plane P perpendicular to the axis A.
  • the hump(s) are made in a portion 12 of lesser thickness of the roadway.
  • the groove or the conical clearance on the one hand, and the bump(s) on the other hand are arranged to cooperate by contact with each other when the shaft 2 is positioned in the tube 1, in particular when the tube is driven into the shaft 2 until a shoulder 22 made on the shaft 2 comes into contact against a stop surface 13 of the tube.
  • the bump(s) are in contact with a portion or circle of the groove or clearance having a diameter d1.
  • the distance d2 (not shown) between bosses or the diameter d2 of the circle inscribed in the right cross-section of the tube at the tops of the bosses or in the vicinity of the tops of the bosses is less than the diameter d1.
  • the tube 1 is elastically deformed at the bumps, such that the distance between the bumps or the diameter of the circle inscribed in the right cross-section of the tube at the tops of the bumps or in the vicinity of the tops of the bumps is d1. It follows that the tube 1 exerts radial or substantially radial forces on the shaft 2. Combined with the shaft-tube friction, these forces define a shaft-tube friction torque. The torque depends mainly on the stiffness of the bumps and/or the elastic deformation of the bumps and/or the coefficient of friction at the shaft-tube interface.
  • the friction torque between the shaft 2 and the tube 1 is greater than or equal to 1.8 mNm, or even greater than or equal to 2.0 mNm.
  • the tube 1 may be a tube of a cannon.
  • a needle may be fixed on such a tube.
  • a needle may be kinematically connected to such a tube.
  • the assembly may be used for correcting one or more hands indicating time information.
  • the assembly may be used to correct any type of organ indicating time information or information derived from the time, in particular to correct a disk.
  • the assembly may be a clutch or a torque limiter.
  • the shaft 2 may be axially movable relative to the tube 1 between a position such as that shown in the figure 1 (engaged position) and a position in which the bumps are opposite a deeper groove in the shaft 2 in which they do not rub (disengaged position in which the tube 1 rotates freely around the shaft).
  • tube 1 is made of 20AP alloy or Finemac alloy (registered trademark).
  • tube 1 may be made of stainless steel.
  • tube 1 may be made of a beryllium copper alloy such as CuBe2.
  • shaft 2 is made of 20AP alloy or Finemac alloy.
  • the deformation step being carried out on a portion of the tube in the annealed state and/or whose elastic limit is less than 1000 MPa and/or whose hardness is less than 400 HV or less than 350 HV.
  • the applied heat treatment has almost no influence on the dimensions of the part, while it induces a modification of the part's response to mechanical stresses.
  • the response to torque is thus more homogeneous on parts pinched in the annealed state or in the delivery state than on parts previously hardened and then pinched.
  • the implementation of dimensionally controlled pinching improves the dimensional regularity of the interbumps.
  • the dispersion induced by the pinching of the uncured material is less than on the cured material.
  • the pinching exhibits a more homogeneous and repeatable behavior than on the thermally cured material, and the dispersion of the final dimensions of the tube 1, in particular of the interbump dimension d2, linked to the process, is significantly lower.
  • the plastic deformation step is, for example, carried out on the material as delivered, slightly work-hardened or in the annealed state. It makes it possible to obtain plastic deformations of greater amplitude, which then makes it possible to obtain greater friction torques, for example beyond 1.6 mNm. Combined with pinch control in terms of size and no longer in terms of force, this solution also makes it possible to reduce dispersion within road batches and to avoid pairing tubes 1 and shafts 2.
  • the step of plastic deformation of the tube 1 comprises the production of at least one bump in the tube. This deformation is preferably carried out by pinching.
  • the tube hardening step may include a quenching treatment followed by stress-relieving annealing and, if necessary, a tempering treatment, or a structural hardening annealing treatment.
  • a higher friction torque of the tube-shaft assembly can be obtained.
  • the manufacturing range of the tubes is modified, and the bumps are made on the tubes before the hardening heat treatment.
  • the higher the friction torque the more the risks of the minute hand slipping relative to the center pinion are avoided, in the event of an impact in particular. If the hand is heavy (made of precious metals) or large, the risk of slipping in the event of an impact is high, for a given friction torque.
  • the plastic deformation of the tube 1 to form the bumps is carried out not by controlling the force of a clamp pressing on the tube, but by controlling and/or measuring the displacement of the material inside the tube 1.
  • the distance between the bumps can be measured and/or controlled when producing or forming them.
  • the pinching of the tube is carried out on the hardened material (for example Rp0.2[20AP] > 1800 MPa and Rp0.2[Finemac] > 1600 MPa after hardening heat treatment).
  • the hardened material for example Rp0.2[20AP] > 1800 MPa and Rp0.2[Finemac] > 1600 MPa after hardening heat treatment.
  • the deformation step is for example carried out by pinching the tube 1.
  • the deformation step is for example carried out on a portion 12 of the tube whose elongation at break is greater than or equal to 2%, or even greater than or equal to 5%.
  • the deformation step can be controlled by optical measurement of the deformation.
  • the deformation step can be controlled by a template arranged in the tube during the deformation step or by passing gauges. In such a case, during the action of the clamp, the tube is deformed until the bumps formed in the tube come into contact with the template.
  • the template is chosen with a diameter smaller than the diameter d2, so that after the elastic shrinkage of the material at the end of the deformation action, the distance between the bumps or the diameter of the circle inscribed in the right cross-section of the tube at the peaks of the bumps or in the vicinity of the peaks of the bumps is d2.
  • An embodiment of a tube according to the invention is obtained by implementing the method described above.
  • All tubes 1 of a batch delivered in the annealed state can be deformed in a repeatable manner. Contrary to the dispersions induced by the heat treatment on the response to plastic deformation, this heat treatment applied after plastic deformation has a small influence on the dimensions of the tube 1, and the tolerances are tightened. It is therefore possible to obtain according to the processes described a set of at least 500 tubes whose standard deviation of the diameters of the circles centered on the axes A and inscribed in the cross sections of the tubes at the peaks of the bosses is less than 0.2 ⁇ m for a nominal value of 0.758 mm.
  • An embodiment of a method for producing friction between the shaft 2 and the tube 1 comprises a phase of implementing the method for producing a tube 1 described previously and a step of placing the shaft 2 in the tube 1.
  • the change in range compared to the prior art has revealed a surprising behavior of the material in that the response to pinching is more homogeneous on a work-hardened material than on a hardened material and in that the hardening heat treatment does not influence the dimensions of the part.
  • the change in range thus makes it possible to increase the deformation of the tube and to generate, for equal initial dimensions, larger and more homogeneous bumps which will induce a higher final torque. This therefore makes it possible to ensure a sufficiently high torque between the tube and the shaft, capable of subsequently supporting heavier needles.
  • the rework rate is significantly lower.

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Description

  • L'invention concerne un procédé de réalisation d'un tube pour système de friction. Elle concerne aussi un procédé de réalisation d'une friction entre un arbre et un tel tube.
  • L'entraînement des aiguilles ou des disques permettant l'affichage de l'heure sur une montre se fait généralement par l'intermédiaire d'une chaussée, que l'on vient pincer puis chasser sur un tigeron d'un pignon de centre. Le pincement crée deux bosses dans le tube ou le fût de la chaussée qui viennent en contact avec le tigeron et assurent ainsi, par frottement des bosses sur le tigeron, la transmission de la rotation du pignon de centre à la chaussée en mode de fonctionnement normal d'affichage de l'heure.
  • L'ajustement du diamètre du tigeron et de la distance entre-bosses assure la transmission d'un couple permettant la rotation de l'aiguille des minutes. Plus ce couple est élevé, mieux les aiguilles vont se comporter au moment de chocs. En mode de réglage de l'heure, la rotation de la tige entraîne la rotation de la chaussée par le biais d'un mécanisme de correction, qui glisse sur le pignon de centre pour positionner l'aiguille au bon endroit relativement au cadran.
  • Une telle structure chaussée - pignon de centre constitue, par exemple, un lanternage.
  • Un couple de frottement ou de friction trop élevé a pour conséquence une sensation de réglage difficile et induit également une usure du lanternage.
  • Il est donc nécessaire que le couple transmis par la chaussée soit assez important pour éviter les glissements intempestifs des aiguilles, mais pas trop conséquent de sorte à obtenir une sensation qualitative lors du réglage de l'heure.
  • Pour des raisons liées aux matériaux et aux dimensions des pièces, il est difficile d'obtenir des couples de friction élevés pour un diamètre intérieur de chaussée de l'ordre de 0.3 à 1 mm avec des chaussées fabriquées de manière traditionnelle. Ce couple est suffisant pour des aiguilles conventionnelles, mais l'utilisation d'aiguilles en métaux précieux ou d'aiguilles de grande taille nécessite un couple de serrage plus important pour garantir leur maintien, notamment aux chocs.
  • Lorsque l'on tente de faire des bosses plus importantes pour augmenter le couple, la matière se fissure et les résultats sont irréguliers. Il n'est donc pas possible de garantir la tenue, notamment la tenue aux chocs, d'aiguilles de grande inertie sans fissurer la chaussée au moment de l'opération de lanternage.
  • Traditionnellement, l'opération de lanternage est réalisée par un pincement de rétreint d'un tube de la chaussée en regard d'une portée ou d'un dégagement du tigeron. Ce pincement est une tâche manuelle, et son résultat dépend de la dextérité et de la sensibilité de l'horloger, et est de ce fait aléatoire. Ceci est gênant car, comme vu précédemment, le lanternage a pour but d'assurer un certain niveau de friction entre le tigeron et la chaussée lors du fonctionnement normal de la montre dans le but de faire afficher l'heure, tandis que les opérations manuelles de mise à l'heure par l'utilisateur appliquent un couple supérieur à celui de la friction. Le couple de friction ne doit donc pas être trop élevé.
  • L'ajustement correct du couple de friction est donc délicat. Par ailleurs, la chaussée est un composant fragile, et la reprise d'un lanternage après démontage se traduit souvent par une détérioration nécessitant le remplacement de la chaussée.
  • Un contrôle précis de la force de serrage appliquée est donc important, et le lanternage manuel classique ne permet pas d'atteindre cette précision, ni la reproductibilité requise.
  • Dans le document CH129931 , la chaussée est ajustée à frottement gras sur l'arbre du pignon des minutes, qui comporte généralement une rainure (« cran de lanternage ») permettant de loger deux renflements générés dans la paroi de la chaussée. Une qualité suffisante d'un tel assemblage ne peut être assurée que par un appairage de la chaussée et du pignon de centre de manière à ce que le lanternage soit parfaitement ajusté, sous peine de voir la chaussée vaciller et les aiguilles se déplacer intempestivement. Le document CH129931 présente une solution devenue traditionnelle, consistant à utiliser un pignon avec un cône d'appui garantissant le centrage de la chaussée sur le pignon de centre avant lanternage.
  • Le lanternage de la chaussée est donc une méthode traditionnelle qui nécessite du doigté de la part de l'horloger qui doit parfois reprendre la chaussée pour l'adapter au pignon, ou une parfaite maîtrise des géométries ou des couples obtenus dans le cas de productions plus industrielles.
  • Les tolérances fonctionnelles sont petites, de même que les dimensions nominales des composants. Toute modification d'une cote entraîne potentiellement un dysfonctionnement du système, et, dans les productions industrielles, il est nécessaire de procéder à l'appairage de lots de chaussées et de pignons qui soient compatibles dimensionnellement avant de procéder à l'assemblage. Ceci induit des contraintes logistiques non négligeables.
  • La chaussée est traditionnellement usinée dans un acier de décolletage (20AP ou Finemac [marque déposée]) puis durcie par traitement thermique selon les prescriptions du fournisseur pour atteindre une dureté de 550±50 HV. Cette dureté correspond à un compromis pour permettre à la fois la déformation de la chaussée sans fissuration durant l'étape de lanternage, et le maintien du couple dans le temps. La matière est mise dans un état métallurgique permettant au lanternage d'être corrigé par l'horloger jusqu'à obtention du couple correct.
  • Ce traitement thermique de durcissement a pour conséquence, outre d'augmenter la dureté de la chaussée pour la rendre plus résistante à l'usure, d'augmenter le retour élastique et de réduire l'allongement à la rupture. Il ne modifie par contre les dimensions de la chaussée que de manière négligeable, même à l'échelle horlogère.
  • Au vu des tolérances de fabrication industrielles des chaussées et des pignons de centre, des lots de chaussées doivent être appairés avec des lots de pignons de centre, de manière à assurer la correspondance dimensionnelle.
  • L'étape de lanternage génère un rétrécissement du diamètre interne de la chaussée selon un axe situé dans le plan perpendiculaire à l'axe de la chaussée, pour amener la distance entre-bosses à une valeur théorique choisie.
  • Les pièces sont ensuite assemblées sur le mouvement : la chaussée est chassée sur le pignon de centre et les deux bosses réalisées lors de l'étape précédente sont légèrement écartées élastiquement lors de l'insertion sur le pignon, puis viennent se loger dans une gorge ou sur un cône réalisés sur le pignon, et assurent le positionnement relatif des deux pièces selon l'axe de la chaussée, ainsi que le maintien relatif des deux pièces en rotation jusqu'à un couple de friction défini par la géométrie et la rigidité des pièces.
  • Ce couple est contrôlé ou mesuré et, s'il n'est pas suffisant, la chaussée est retirée et changée, ou pincée à nouveau.
  • Les caractéristiques de la matière des deux composants sont respectivement une dureté de 550±50 HV pour la chaussée et 650±50 HV pour le pignon, tous deux en acier 20AP.
  • Le document EP2881803 décrit une alternative récente au lanternage obtenue à l'aide d'une bague en alliage à mémoire de forme destinée à serrer la chaussée autour du tigeron. La bague est élargie à basse température (état martensitique), placée en regard de la zone de la chaussée puis chauffée pour atteindre la structure austénitique permettant son resserrement et le maintien contrôlé de la chaussée sur le tigeron.
  • Le document CH41140 présente une chaussée à canon fendu longitudinalement permettant de faciliter l'insertion de la chaussée sur le pignon de centre. Un rebord circulaire créé sur la partie inférieure de la chaussée vient s'insérer dans une gorge située entre des portées du pignon de centre.
  • On connaît du site internet (https://www.unimecsa.ch/Assemblaqe-et-usinage/Machine-de-lanternage) de la société UNIMEC SA, une machine de lanternage présentant deux couteaux agissant sur une chaussée pour la déformer.
  • On connaît du document CH104836A une chaussée qui n'est pas. La friction est assurée, dans ce document, par une languette qui fait office de ressort appliquant une force sur l'arbre.
  • Plusieurs problèmes se posent avec les solutions connues de l'état de l'art. D'abord, les couples typiques mesurés sur des chaussées obtenues de manière traditionnelle sont limités et un couple élevé ne pourrait être obtenu que par des changements dimensionnels, qui ne sont pas toujours possibles en raison des dimensions respectives des composants et des propriétés mécaniques de la matière.
  • Ensuite, la maîtrise du couple de lanternage n'est pas industrialisable avec les procédés connus sans recourir à des appairages, car le couple dépend très précisément des diamètres interne de la chaussée et externe du pignon de centre. Les tolérances d'usinage et la dispersion supplémentaire induite par le traitement thermique puis le pincement sont telles qu'il est nécessaire d'appairer des lots pour garantir un couple de friction dans les tolérances requises. Même avec un tel appairage, l'écart-type des couples mesurés sur des ensembles d'au moins 500 tubes assemblés sur 500 arbres est de l'ordre de 0.3 à 0.35 mNm.
  • Le but de l'invention est de fournir un dispositif de friction par lanternage permettant de remédier aux inconvénients mentionnés précédemment et d'améliorer les dispositifs connus de l'art antérieur. En particulier, l'invention propose un dispositif de friction simple, fiable et reproductible et un procédé de réalisation d'un tel dispositif.
  • Un procédé selon l'invention est défini par la revendication 1.
  • Différents modes d'exécution du procédé sont définis par les revendications 2 à 7.
  • La figure annexée représente à titre d'exemple un mode de réalisation d'une pièce d'horlogerie.
  • La figure 1 est schéma d'un mode de réalisation d'une pièce d'horlogerie.
  • Un mode de réalisation d'une pièce d'horlogerie 200 selon l'invention est décrit ci-après en référence à la figure 1. La pièce d'horlogerie est par exemple une montre ou une montre bracelet. La pièce d'horlogerie peut comprendre un mouvement horloger 100, en particulier un mouvement horloger mécanique, notamment automatique, ou électronique. La pièce d'horlogerie peut encore comprendre un ensemble horloger, notamment une boîte de montre destinée à contenir le mouvement.
  • Le mouvement comprend un assemblage 3 ou un système de friction 3 comprenant un arbre 2 et un tube 1. L'arbre est logé dans le tube 1. Par exemple, le tube 1 est une chaussée ou un fût de chaussée et l'arbre 2 est un pignon de centre, notamment un pignon de centre arbré.
  • L'arbre 2 et le tube 1 présentent chacun des diamètres D qui sont égaux au jeu fonctionnel prêt qui permettent au tube 1 de glisser librement relativement à l'arbre 2 le long d'un axe A et qui permettent au tube de tourner librement relativement à l'arbre 2 autour de l'axe A. Les diamètres D sont par exemple compris entre 0.3 mm et 2 mm, voire compris entre 0.6 mm et 1 mm. De préférence, les diamètres D sont inférieurs ou égaux à 2 mm, voire inférieurs ou égaux à 1 mm.
  • L'assemblage comprend un lanternage, c'est-à-dire que l'arbre 2 et/ou le tube comprennent en outre des conformations particulières 11, 21 afin de réaliser une friction entre le tube et l'arbre 2.
  • L'arbre 2 comprend une gorge ou un dégagement conique 21.
  • Le tube comprend au moins une bosse 11 ou au moins un bossage, de préférence deux, trois ou quatre bosses réalisées dans un même plan P perpendiculaire à l'axe A ou au moins sensiblement dans un même plan P perpendiculaire à l'axe A. De préférence, la ou les bosses sont réalisées dans une portion 12 de moindre épaisseur de la chaussée.
  • Avantageusement, la gorge ou le dégagement conique d'une part, et la ou les bosses d'autre part sont agencés pour coopérer par contact les uns avec les autres lorsque l'arbre 2 est positionné dans le tube 1, notamment lorsque le tube est chassé dans l'arbre 2 jusqu'à ce qu'un épaulement 22 réalisé sur l'arbre 2 vienne en contact contre une surface de butée 13 du tube.
  • Dans la configuration représentée sur la figure 1, la ou les bosses sont en contact avec une portion ou un cercle de la gorge ou du dégagement ayant un diamètre d1.
  • Avant mise en place de l'arbre 2 dans le tube 1, la distance d2 (non représentée) entre bosses ou le diamètre d2 du cercle inscrit dans la section transversale droite du tube au niveau des sommets des bosses ou au voisinage des sommets des bosses est inférieur au diamètre d1.
  • Par exemple, 1.01 <d1/d2<1.1, voire 1.02<d1/d2<1.09, voire 1.03<d1/d2<1.08.
  • Une fois le tube 1 inséré sur l'arbre 2, le tube 1 est déformé élastiquement au niveau des bosses, de sorte que la distance entre bosses ou le diamètre du cercle inscrit dans la section transversale droite du tube au niveau des sommets des bosses ou au voisinage des sommets des bosses vaut d1. Il s'ensuit que le tube 1 exerce sur l'arbre 2 des forces radiales ou sensiblement radiales. Combinées au frottement arbre-tube, ces forces définissent un couple de friction arbre-tube. Le couple dépend principalement de la raideur des bosses et/ou de la déformation élastique des bosses et/ou du coefficient de frottement à l'interface arbre-tube.
  • De préférence, le couple de friction entre l'arbre 2 et le tube 1 est supérieur ou égal à 1.8 mNm, voire supérieur ou égal à 2.0 mNm.
  • Comme vu précédemment, le tube 1 peut être un tube d'une chaussée. Préférentiellement, une aiguille peut être fixée sur un tel tube. Alternativement, une aiguille peut être en liaison cinématique avec un tel tube. Ainsi, l'assemblage peut être utilisé pour la correction d'une ou plusieurs aiguilles d'indication d'informations horlogères. Alternativement, l'assemblage peut être utilisé pour corriger tout type d'organe d'indication d'une information horlogère ou dérivée de l'heure, notamment pour corriger un disque. Alternativement encore, l'assemblage peut être un embrayage ou un limiteur de couple. Dans le cas d'un embrayage vertical, l'arbre 2 peut être mobile axialement relativement au tube 1 entre une position telle que celle représentée sur la figure 1 (position embrayée) et une position dans laquelle les bosses sont en regard d'une rainure plus profonde de l'arbre 2 dans laquelle elles ne frottent pas (position débrayée dans laquelle le tube 1 tourne librement autour de l'arbre).
  • De préférence, le tube 1 est réalisé en alliage 20AP ou en alliage Finemac (marque déposée). Alternativement, le tube 1 peut être réalisé en acier inox. Alternativement encore, le tube 1 peut être réalisé en un alliage de cuivre au béryllium comme le CuBe2.
  • Par exemple, l'arbre 2 est réalisé en alliage 20AP ou en alliage Finemac.
  • Des modes d'exécution d'un procédé de réalisation du tube 1 pour système de friction comprenant le tube 1 et l'arbre 2 sont décrits ci-après.
  • Selon un premier mode d'exécution, le procédé de réalisation du tube 1 comprend :
    • une première étape de déformation plastique du tube 1 contrôlée en déformée, puis
    • une deuxième étape de durcissement par traitement thermique.
  • Selon un deuxième mode d'exécution, l'étape de déformation étant réalisée sur une portion du tube à l'état recuit et/ou dont la limite élastique est inférieure à 1000 MPa et/ou dont la dureté est inférieure à 400 HV ou inférieure à 350 HV.
  • Après étude, il s'avère que le contrôle du pincement du tube 1 en dimension (et non en force comme connu de l'art antérieur) permet de donner une consigne plus claire à l'équipement et de resserrer en partie l'écart type des dimensions finales du tube 1, notamment de la distance entre bosses d2 (non illustré).
  • Ainsi, selon le deuxième mode d'exécution, le procédé de réalisation du tube 1 comprend :
    • une première étape de déformation plastique du tube 1 contrôlée en déformée, l'étape de déformation étant réalisée sur une portion du tube à l'état recuit et/ou dont la limite élastique est inférieure à 1000 MPa et/ou dont la dureté est inférieure à 400 HV ou inférieure à 350 HV, puis
    • une deuxième étape de durcissement par traitement thermique.
  • De manière surprenante, le traitement thermique appliqué n'a quasi pas d'influence sur les dimensions de la pièce, alors qu'il induit une modification de la réponse de la pièce aux sollicitations mécaniques. La réponse au couple est ainsi plus homogène sur des pièces pincées à l'état recuit ou à l'état de livraison que sur des pièces préalablement durcies puis pincées.
  • De plus, la réalisation du pincement contrôlé en dimension améliore la régularité dimensionnelle des entre-bosses. Au final, la dispersion induite par le pincement de la matière non durcie est moins grande que sur la matière durcie. En conséquence, le pincement présente un comportement plus homogène et répétable que sur la matière durcie thermiquement, et la dispersion des dimensions finales du tube 1, notamment de la dimension entre-bosses d2, liée au procédé, est nettement plus faible.
  • Ainsi, on travaille une matière plus ductile et moins sujette aux variations que de la matière durcie thermiquement. L'étape de déformation plastique est par exemple réalisée sur la matière telle que livrée, légèrement écrouie ou à l'état recuit. Elle permet d'obtenir des déformations plastiques de plus grande amplitude, ce qui permet ensuite d'obtenir des couples de friction plus importants, par exemple au-delà de 1.6 mNm. Associée au contrôle du pincement en dimension et non plus en force, cette solution permet en outre de réduire la dispersion au sein des lots de chaussées et d'éviter l'appairage des tubes 1 et des arbres 2.
  • Dans les différents modes d'exécution, l'étape de déformation plastique du tube 1 comprend la réalisation d'au moins une bosse dans le tube. Cette déformation est de préférence réalisée par pincement.
  • Dans les différents modes d'exécution et en fonction du type d'alliage, l'étape de durcissement du tube peut comprendre un traitement de trempe suivi d'un recuit de détente et si nécessaire d'un traitement de revenu, ou un traitement de recuit de durcissement structural.
  • En procédant selon les modes d'exécution décrits précédemment, on peut obtenir un couple de friction plus élevé de l'assemblage tube-arbre. Pour ce faire, on modifie la gamme de fabrication des tubes, et on réalise les bosses sur les tubes avant le traitement thermique de durcissement. Plus le couple de friction est élevé, plus les risques de glissement de l'aiguille des minutes relativement au pignon de centre sont évités, en cas de choc notamment. Si l'aiguille est lourde (en métaux précieux) ou de grande taille, le risque de glissement en cas de choc est élevé, pour un couple de friction donné.
  • En procédant selon les modes d'exécution décrits précédemment, on obtient une microstructure différente au niveau des bosses que lorsque l'on procède selon les gammes de l'état de l'art, par exemple avec des carbures de taille légèrement plus importante pour l'alliage Finemac mais sans impact sur le comportement de l'assemblage.
  • De préférence, la déformation plastique du tube 1 pour former les bosses est réalisée non pas en contrôlant la force d'une pince appuyant sur le tube, mais en contrôlant et/ou mesurant le déplacement de la matière à l'intérieur du tube 1. Alternativement, on peut mesurer et/ou contrôler la distance se trouvant entre les bosses lors de la réalisation ou formation de celles-ci.
  • Lorsqu'on réalise les bosses sur le tube 1 sur une portion de matière à l'état recuit ou plus généralement avant durcissement, les forces nécessaires sont plus faibles, le retour élastique de matière est moindre et la matière est plus ductile, il est donc possible d'éviter la fissuration et de créer des bosses de dimensions plus importantes, c'est-à-dire une dimension entre-bosses d2 plus faible.
  • Au contraire, selon l'art antérieur, la réalisation du pincement du tube est réalisée sur la matière durcie (par exemple Rp0.2[20AP] > 1800 MPa et Rp0.2[Finemac] > 1600 MPa après traitement thermique de durcissement). Ceci limite la déformation admissible à 3% environ, tout en nécessitant une force importante. Une déformation plus importante dans cet état de matière génère une fissuration du tube.
  • Ainsi, selon l'art antérieur, lorsque l'on vient traditionnellement pincer une chaussée usinée et terminée, durcie thermiquement, la déformation nécessaire à l'obtention d'un couple suffisamment élevé pour éviter le glissement d'aiguilles de grande masse ne peut pas être obtenue sans risque de fissurer la paroi de la chaussée. De plus, au vu de la dispersion naturelle des diamètres des cônes des pignons de centre, il est nécessaire d'appairer les lots de chaussées lanternées et les lots de pignons pour garantir le couple, et également de recorriger le pincement lors de l'étape d'assemblage. Le procédé de réalisation selon l'art antérieur est donc complexe et nécessite de répéter les mesures du couple au long du procédé pour valider l'appairage des deux lots en cours d'assemblage. Il limite surtout le couple de serrage si l'on veut éviter de voir apparaître des fissures sur les chaussées. Des couples de friction élevés ne sont accessibles avec la méthode de réalisation connue de l'art antérieur que de manière manuelle, en traitant les assemblages un à un.
  • Dans les différents modes d'exécution, l'étape de déformation est par exemple réalisée par pincement du tube 1.
  • Dans les différents modes d'exécution, l'étape de déformation est par exemple réalisée sur une portion 12 du tube dont l'allongement à la rupture est supérieur ou égal à 2 %, voire supérieur ou égal à 5 %.
  • Dans les différents modes d'exécution, l'étape de déformation peut être contrôlée par mesure optique de la déformée. Alternativement, dans les différents modes d'exécution, l'étape de déformation peut être contrôlée par un gabarit disposé dans le tube pendant l'étape de déformation ou par passage de jauges. Dans un tel cas, lors de l'action de la pince, le tube est déformé jusqu'à ce que les bosses formées dans le tube viennent en contact avec le gabarit. Le gabarit est choisi avec un diamètre inférieur au diamètre d2, de sorte qu'après le retrait élastique de la matière à la fin de l'action de déformation, la distance entre les bosses ou le diamètre du cercle inscrit dans la section transversale droite du tube au niveau des sommets des bosses ou au voisinage des sommets des bosses vaut d2.
  • Un mode de réalisation d'un tube selon l'invention est obtenu par la mise en oeuvre du procédé décrit précédemment.
  • Tous les tubes 1 d'un lot livré à l'état recuit peuvent être déformés de manière répétable. A contrario des dispersions induites par le traitement thermique sur la réponse à la déformation plastique, ce traitement thermique appliqué après déformation plastique a une faible influence sur les dimensions du tube 1, et les tolérances s'en trouvent resserrées. Il est donc possible d'obtenir selon les procédés décrits un ensemble d'au moins 500 tubes dont l'écart-type des diamètres des cercles centrés sur les axes A et inscrits dans les sections droites des tubes au niveau des sommets des bosses est inférieur à 0.2 µm pour une valeur nominale de 0.758 mm. Dans le cas d'un tube avec deux bosses opposées relativement à l'axe A, c'est l'écart-type des dimensions entre sommets des bosses qui est inférieur à 0.2 µm pour une valeur nominale de 0.758 mm. Ainsi, on peut obtenir selon les procédés décrits un ensemble d'au moins 500 tubes assemblés sur 500 arbres, présentant un écart-type moyen des couples mesurés de 0.20 mNm pour une valeur nominale de 2.0 mNm.
  • Un mode d'exécution d'un procédé de réalisation d'une friction entre l'arbre 2 et le tube 1 comprend une phase de mise en oeuvre du procédé de réalisation d'un tube 1 décrit précédemment et une étape de mise en place de l'arbre 2 dans le tube 1.
  • Selon la solution décrite précédemment, le changement de gamme par rapport à l'art antérieur a fait apparaître un comportement surprenant de la matière en ce que la réponse au pincement est plus homogène sur une matière écrouie que sur une matière durcie et en ce que le traitement thermique de durcissement n'influence pas les dimensions de la pièce. Le changement de gamme permet ainsi d'augmenter la déformation du tube et de générer, à dimensions initiales égales, des bosses plus importantes et plus homogènes qui induiront un couple final plus important. Ceci permet donc d'assurer un couple suffisamment élevé entre le tube et l'arbre, à même de supporter par la suite des aiguilles plus lourdes. En outre, le taux de retouche est nettement plus faible.

Claims (7)

  1. Procédé de réalisation d'un tube (1) pour système horloger de friction comprenant le tube (1) et un arbre (2), le tube étant prévu pour frotter autour d'un pignon arbré, le procédé comprenant une première étape de déformation plastique du tube contrôlée en déformée, puis une deuxième étape de durcissement du tube par traitement thermique.
  2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape de déformation est réalisée sur une portion du tube à l'état recuit et/ou dont la limite élastique est inférieure à 1000 MPa et/ou dont la dureté est inférieure à 400 HV ou inférieure à 350 HV.
  3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube est un tube d'une chaussée ou un élément d'embrayage et/ou un élément de limiteur de couple.
  4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de déformation est réalisée par pincement du tube.
  5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de déformation est réalisée sur un tube en alliage 20AP ayant une dureté inférieure ou égale à 400 Hv, voire inférieure ou égale à 350 Hv.
  6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de déformation est contrôlée par mesure optique de la déformée ou par un gabarit disposé dans le tube pendant l'étape de déformation ou par passage de jauges.
  7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la déformation est réalisée sur une portion du tube dont l'allongement à la rupture est supérieur ou égal à 2 %, voire supérieur ou égal à 3 %.
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