Barillet à ressort délivrant un couple constant

Description

[0001] La présente invention concerne un ressort moteur pour pièce d'horlogerie enroulé à l'intérieur d'un barillet sous un angle α de n2π radians, ledit ressort présentant une forme spirale de section rectangulaire à largeur constante, la première extrémité du ressort étant accrochée à une bonde faisant corps avec l'arbre du barillet, au moins une première portion du ressort, s'étendant de la paroi du barillet en direction de la bonde, présentant une épaisseur e croissante.

[0002] Le brevet suisse CH-A-375275 a pour objet un ressort moteur de pièce d'horlogerie dont la force diminue graduellement en allant de l'extrémité intérieure à l'extrémité extérieure en vue d'obtenir une force motrice du barillet plus régulière et, par suite, une amplitude quasi constante du balancier

[0003] Le document cité dit qu'on connait de tels ressorts dont la section va diminuant graduellement de l'extrémité intérieure à l'extrémité extérieure. Cette variation de section peut être obtenu en changeant graduellement, d'un bout à l'autre, notamment l'épaisseur du ressort.

[0004] Le document FR-A-1583064 décrit pour sa part un laminoir permettant de réaliser un tel ressort. Il comporte deux cylindres de laminage pouvant d'écarter l'un de l'autre sous l'action d'un excentrique.

[0005] Le premier document cité ci-dessus fait état d'une diminution graduelle de l'épaisseur en fonction de l'angle d'enroulement du ressort, mais ne dit pas selon quelle loi cette diminution a lieu. S'il s'agit d'une variation linéaire, on verra plus loin que cette loi n'est pas propre à délivrer un couple constant.

[0006] Pour pallier cet inconvénient, le ressort moteur de la présente invention présente une épaisseur e choisie de telle façon que l'angle α d'enroulement de sa première portion fois la valeur au cube de son épaisseur à l'angle α considéré, présente une valeur constante, Boit α.e³ = constante.

[0007] L'invention sera comprise maintenant à la lecture de la description qui suit et qui est illustrée à titre d'exemple par le dessin dans lequel

• la figure 1 est une vue en plan d'un barillet à ressort dessiné à l'état désarmé et
• la figure 2 est un diagramme montrant l'épaisseur e du ressort en fonction de l'angle d'enroulement de celui-ci.

[0008] Selon la "Théorie générale de l'horlogerie" par Léopold Defossez, tome I, page 116, La Chaux-de-Fonds 1950, le moment élastique M d'un ressort spiral de section rectangulaire, d'épaisseur e et de largeur h, s'écrit :

expression dans laquelle α est l'angle d'armage de ressort que l'on assimilera ici à son angle d'enroulement, E est le module de Young, et L la longueur du ressort. Cette expression peut s'écrire aussi :

Comme le but de la présente invention est d'obtenir du barillet un moment élastique M constant, ce qui permet d'assurer une amplitude constante au balancier, comme également la longueur L et la largeur h du ressort sont constantes, comme encore est constant le module de Young E, le second membre de l'équation (2) présente une valeur constante. L'enseignement que l'on tire de cela est que le premier membre de l'équation (2), c'est-à-dire l'angle d'enroulement α fois la valeur au cube de l'épaisseur e du ressort à l'angle considéré doit présenter une valeur constante, soit α·e³ = constante.

[0009] La figure 1 est une vue schématique en plan d'un barillet à ressort à l'état désarmé d'une pièce d'horlogerie. Le barillet est une boîte cylindrique comportant une denture 1 et une paroi 2 à l'intérieur de laquelle est enroulé un ressort de forme spiralée 3 sous un angle α de n2π radians, une spire étant enroulée sur 2π radians. Le ressort présente une section rectangulaire de largeur constante h et d'épaisseur e variable comme cela apparaîtra plus bas. La première extrémité 4 du ressort 3 est accrochée à une bonde 5 faisant corps avec l'arbre du barillet autour duquel ce dernier tourne librement. La seconde extrémité 6 du ressort est fixée à la paroi intérieure 2 du barillet. Au moins une première portion du ressort qui s'étend de la paroi 2 du barillet en direction de la bonde 5 présente une épaisseur e croissante, cette épaisseur étant choisie de telle sorte que l'angle α d'enroulement de ladite première portion du ressort fois la valeur au cube de ladite épaisseur à l'angle α considéré présente une valeur constante, soit α·e³ = constante.

[0010] On fera remarquer que si l'entier du ressort avait à remplir la condition ci-dessus, on parviendrait rapidement à une épaisseur prohibitive dans la région de la bonde, cette épaisseur croissant à la puissance 3. Des calculs ont montré en effet que si l'épaisseur de la première extrémité 6 du ressort est choisie à 0,077 mm, l'épaisseur de la seconde extrémité 4 serait de 0,34 mm pour le premier dixième de tour, ce qui est irréaliste.

[0011] En fait on s'est rendu compte qu'il n'est pas nécessaire d'appliquer la condition α·e³ = constante à une seconde portion d'étendant au-delà de la partie utile, traditionnellement de l'ordre de vingt-quatre heures, du ressort pour laquelle sa longueur fournit l'énergie de fonctionnement à la pièce d'horlogerie. On obtient ainsi une augmentation d'épaisseur acceptable. Quand le ressort est armé, les spires sont serrées autour de la bonde (cas inverse de celui montré en figure 1) et ce sont les spires extérieures qui travaillent. Certaines d'entre-elles seulement ont donc à remplir la condition énoncée ci-dessus pourvu qu'elles soient en nombre suffisant pour assurer un couple uniforme pendant au moins les vingt-quatre premières heures de marche.

[0012] La figure 2 est un diagramme montrant l'épaisseur e du ressort en fonction de l'angle d'enroulement α de celui-ci. Le ressort comporte n spires étendues sur n2π radians. Selon ce diagramme, qui est un exemple parmi beaucoup d'autres qui auraient pu être choisis, la seconde extrémité 6 du ressort 2, ou extrémité extérieure, présente une épaisseur de e = 0,077 mm, d'où e³ = 0,000454. A cet endroit α = n vaut 9, d'où α ·e³ = 9 · 0,000454 = 0,00410. De façon analogue, si α = n/2 vaut 4,5 à la limite de la partie utile du ressort, on donnera à l'épaisseur e du ressort une valeur e = 0,097 mm, soit e³ = 0,000911, ce qui donne α ·e³ = 4,5 ·0,000911 = 0,00410, ce qui respecte la condition α · e³ = constante.

[0013] Sur la figure 2, on voit qu'après la partie utile ou première portion du ressort, s'enroule une seconde portion située entre la fin de la première portion et la bonde 5. L'épaisseur e du ressort va décroissant de l'angle α = n/2 à l'angle α = 0. Cette seconde portion, nécessaire au fonctionnement du barillet, n'a plus besoin de satisfaire à la condition énoncée, puisqu'au-delà d'une marche de vingt-quatre heures la précision importe moins. Comme il est nécessaire d'avoir un nombre de spires suffisants à loger dans le barillet, on va compenser l'augmentation d'épaisseur exigée en première portion par une diminution d'épaisseur en seconde portion selon, par exemple, une moyenne arithmétique s'étendant sur la totalité des spires, ce qui aura pour résultat de pouvoir placer dans le barillet autant de spires que s'il s'était agi d'un ressort spiral ordinaire. Ainsi dans l'exemple donné à la figure 2, l'épaisseur du ressort décroît très rapidement dès la fin de la première portion (α = nπ radians) où e ≅ 0,1 mm pour atteindre une valeur de e = 0,05 mm aux dernières spires entourant la bonde 4. Dans le cas présenté on obtient alors une valeur moyenne m d'épaisseur de ressort de l'ordre de 0,071 mm.

Revendications

1. Ressort moteur(3) pour pièce d'horlogerie enroulé à l'intérieur d'un barillet sous un angle α de n2π radians, ledit ressort présentant une forme spiralée de section rectangulaire à largeur(h) constante, la première extrémité(4) du ressort étant accrochée à une bonde(5) faisant corps avec l'arbre du barillet et la seconde extrémité(6) étant fixée à la paroi(2) que représente le barillet, au moins une première portion du ressort, s'étendant de la paroi du barillet en direction de la bonde, présentant une épaisseur croissante, caractérisé par le fait que l'épaisseur e du ressort est choisie de telle façon que l'angle α d'enroulement de ladite première portion du ressort fois la valeur au cube de l'épaisseur e dudit ressort à l'angle α considéré présente une valeur constante, soit α · e³ = constante.

2. Ressort moteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la première portion du ressort s'étend sur la partie utile du ressort dont la longueur fournit l'énergie de fonctionnement à la pièce d'horlogerie pendant au moins les vingt-quatre premières heures de marche.

3. Ressort moteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une seconde portion du ressort, située entre la fin de ladite première portion et la bonde, comporte une épaisseur allant diminuant.

4. Ressort moteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le ressort s'étend substantiellement sur un angle de n2π radians et que la partie utile s'étend sur un angle n^π radians.

Ansprüche

1. Antriebsfeder (3) für ein Uhrwerk, die im Inneren eines Federhauses unter einem Bogenwinkel α von n2π aufgewickelt ist, wobei die Feder eine Spiralform mit rechteckigem Querschnitt konstanter Breite (h) aufweist, wobei das erste Ende (4) der Feder an einem Haken (5) eingehängt ist, der mit der Welle des Federhauses einen Korpus bildet, und wobei das andere Ende (6) an der von dem Federhaus gebildeten Wandung (2) befestigt ist, wobei wenigstens ein erster Abschnitt der Feder, der sich von der Wandung des Federhauses in Richtung auf den Haken erstreckt, eine zunehmende Dicke aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke e der Feder derart ausgewählt ist, daß der Aufwickelwinkel α des ersten Federabschnitts mal dem Kubikwert der Dicke e der Feder am betrachteten Minkel α einen konstanten Wert aufweist, also α · e³ = konstant.

2. Antriebsfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Abschnitt der Feder sich über die ausnutzbare Partie der Feder erstreckt, deren Länge die Energie für den Lauf des Uhrwerks während der wenigstens vierundzwanzig ersten Stunden liefert.

3. Antriebsfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Abschnitt der Feder, der zwischen dem Ende des ersten Abschnitts und dem Haken angeordnet ist, eine im Verlauf abnehmende Dicke aufweist.

4. Antriebsfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder sich im wesentlichen über einen Bogenwinkel von n2π erstreckt, und daß sich die ausnutzbare Partie über einen Bogenwinkel von nπ erstreckt.

Claims

1. Mainspring (3) for timepiece coiled inside a barrel at an angle α of n2π radians, said spring having a rectangular section spiral form of constant width (h), the first end (4) of the spring being hooked to a core (5) integral with the barrel-arbor and the second end (6) being fixed to the wall (2) formed by the barrel, at least a first portion of the spring, extending from the barrel wall towards the core, having an increasing thickness, characterized in that the thickness e of the spring is selected so that the coiling angle α of said first portion of the spring times the cubed value of the thickness e of said spring at said angle α has a constant value, namely α·e³ = constant.

2. Mainspring according to claim 1, characterized in that the first portion of the spring extends onto the effective part of the spring whose length provides the operating power to the timepiece during at least the first twenty four hours of operation.

3. Mainspring according to claim 1, characterized in that a second portion of the spring, situated between the end of said first portion and the core, comprises a decreasing thickness.

4. Mainspring according to claim 2, characterized in that the spring extends substantially at an angle of n2π radians and that the effective part extends at an angle of n^π radians

Dessins