Procédé de fabrication d'un spiral de balancier pour mouvement d'horlogerie et spiral notamment obtenu selon ce procédé

Description

[0001] La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un spiral de balancier pour mouvement d'horlogerie et plus particulièrement un tel procédé permettant de diminuer la sensibilité du spiral aux chocs. L'invention concerne également un spiral obtenu notamment selon ce procédé.

[0002] L'exactitude de la marche d'une montre à mouvement mécanique dépend essentiellement de l'isochronisme de son organe régulateur. Ce dernier est formé par l'ensemble balancier-spiral. Le balancier est généralement un volant à deux ou trois bras et le spiral est un long ressort de métal enroulé en forme de spirale, par exemple plat ou cylindrique dont les spires sont équidistantes. Le spiral est fixé au balancier par son extrémité intérieure par l'intermédiaire d'une bague appelée virole, qui est destinée à être ajustée sur l'axe de balancier, alors que l'extrémité extérieure du spiral est attachée à une pièce appelée piton, fixée sur le pont de balancier. Un exemple de ce dispositif est donné dans le document CH 636 992 ou dans le document CH 474 099. Généralement, à cet organe régulateur est associée une raquette qui est un élément portant des goupilles entre lesquelles passe la spire extérieure avant le piton. La raquette permet de modifier la marche de la montre en allongeant ou en raccourcissant la longueur active du spiral en agissant sur les points de contact de la spire extérieure avec les goupilles.

[0003] La sensibilité aux chocs de cet organe régulateur est depuis longtemps un problème qui est resté sans solution satisfaisante. En effet tout choc que subit la montre peut entraîner des déformations des spires, conduisant à une perte de leur concentricité, voire, pour l'avant-dernière spire extérieure, à un contact avec le piton. Dans tous les cas il s'ensuit d'importantes perturbations de la marche et de l'amplitude du balancier et par conséquent une perte de ses qualités réglantes.

[0004] L'invention a donc pour but principal de remédier aux inconvénients de l'art antérieur susmentionné en fournissant un procédé de fabrication d'un spiral de balancier qui confère au spiral une résistance aux chocs améliorée. L'invention a également pour but de fournir un spiral de balancier peu sensible aux chocs sans en augmenter considérablement le prix de revient.

[0005] A cet effet l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un spiral de balancier d'un mouvement d'horlogerie tel que défini à la revendication 1 du brevet. Ce procédé permet de relâcher les contraintes internes du matériau qui résultent de déformation à froid du spiral et en particulier de la portion de la spire extérieure se trouvant au voisinage de la goupille de raquette et du piton solidaire du pont de balancier, de sorte que la résistance à la déformation permanente du spiral à la suite d'un choc est améliorée.

[0006] Selon un mode de réalisation préféré, le spiral est réalisé en un acier allié l'étape du deuxième traitement thermique consiste à chauffer ladite zone à une température comprise entre 500 et 650°C et de préférence entre 510 et 550°C.

[0007] On comprendra que les températures de traitement varient dans les gammes susmentionnées en fonction de la composition de l'alliage du ressort spiral considéré.

[0008] Selon une caractéristique préférée de l'invention, la zone qui subit le deuxième traitement thermique s'étend, à partir du point de fixation du piton sur la spire extérieure et vers l'intérieur du spiral sur un arc de cercle inférieur à 200° et de préférence sur un arc de cercle inférieur à 140°.

[0009] En tout état de cause la zone de transition entre la spire extérieure et la spire précédente sera comprise dans la zone qui subit le deuxième traitement thermique.

[0010] L'invention a également pour objet un spiral de balancier d'un mouvement d'horlogerie tel que défini à la revendication 7 du brevet.

[0011] Selon un mode préféré de l'invention, la dureté Vickers de la zone d'extrémité extérieure est inférieure de 10% à la dureté du reste du spiral.

[0012] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à lecture de la description suivante d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre purement illustratif et non limitatif, cette description étant faite en liaison avec les dessins annexés dans lesquels :

• la figure 1 est une vue en perspective d'un ensemble régulateur comprenant notamment un spiral selon l'invention; et
• la figure 2 est une vue de dessus d'un spiral selon l'invention monté sur son balancier.

[0013] A la figure 1, on voit un spiral 1 monté sur un balancier 2 et destiné à former l'organe régulateur d'un mouvement d'horlogerie (non représenté), c'est à dire l'organe qui détermine la vitesse de déroulement du rouage conduisant aux aiguilles d'indication de l'heure et dont seuls la roue 4 et le pignon 6 d'échappement sont visibles à la figure 1.

[0014] Dans l'exemple représenté le balancier 2 est formé d'un volant à trois bras 8. Le spiral 1 est un fil ou une bande métallique enroulée en forme de spirale.

[0015] On notera que le métal utilisé pour fabriquer le spiral est de préférence un acier allié, par exemple un acier ferronickel, et qu'après conformation, le spiral 1 entier subit un premier traitement thermique classique pour fixer la forme définitive et les caractéristiques d'élasticité requises du spiral.

[0016] Le spiral 1 comprend une extrémité intérieure 10 par laquelle il est fixé à une virole 12 ajustée sur un axe de balancier 14. Le spiral 1 comprend une spire extérieure 16 incomplète, définissant une zone d'extrémité extérieure, qui se termine par une extrémité 18 attachée à un piton 20. Le piton 20 est solidaire d'un pont de balancier 22 fixé à la platine (non représentée) du mouvement .

[0017] La fixation des extrémités intérieure 10 et extérieure 18 du spiral 1 est classique et bien connue de l'homme de métier et ne sera par conséquent pas décrite plus en détail.

[0018] On a également représenté à la figure des goupilles 24 de la raquette 26, entre lesquelles passe la spire extérieure 16 avant d'être fixée au piton 20.

[0019] La spire extérieure 16 est reliée à la spire précédente 26 par une zone de transition 28 formant une marche d'escalier ou gradin s'étendant sensiblement radialement vers l'intérieur. Dans l'exemple représenté, la distance radiale D entre la spire extérieure 16 et la spire précédente 26 est égale à plusieurs pas du spiral au repos, bien entendu cette distance peut varier selon les types de spiraux.

[0020] Selon l'invention, le spiral 1 est soumis au cours de sa fabrication à une deuxième étape de traitement thermique localisé. Plus particulièrement, ce traitement thermique supplémentaire consiste à soumettre au moins la spire extérieure 16 ou zone d'extrémité extérieure du spiral 1 à un chauffage à une température comprise entre 500 et 650°C et de préférence comprise entre 510 et 550°C. De façon avantageuse, la portion traitée 16 du spiral 1 est soumise à un chauffage pendant un temps suffisant pour que les températures susmentionnées soient atteintes au coeur de cette portion. Compte tenu des faibles épaisseurs du fil ou de la bande formant le spiral (comprise généralement entre 2,5 à 4,5 centièmes de mm) le temps de chauffage est très court. Après le chauffage, la spire traitée 16 est refroidie à l'air jusqu'à température ambiante.

[0021] Selon un mode de réalisation préféré du procédé de l'invention, la partie du spiral 1 qui subit le traitement thermique comprend la zone de transition 28 et s'étendra généralement vers l'intérieur du spiral 1 au delà de la spire extérieure 16 sur un arc de cercle inférieur à 200° et de préférence sur un arc de cercle inférieur à 140° à partir du point de fixation 18 du piton sur la spire extérieure 16.

[0022] La source de chaleur pour réaliser le traitement thermique comprend de façon avantageuse un faisceau laser. L'utilisation d'un faisceau laser pour l'opération de chauffage présente notamment l'avantage de pouvoir contrôler avec précision la portion du spiral à chauffer en contrôlant le point de focalisation du faisceau. En particulier, le faisceau laser peut être aisément appliqué sous forme d'impulsions laser de très courtes durées au voisinage de la portion à chauffer en des points successifs le long de cette portion comme cela est symbolisé à la figure par des cercles en pointillés. Typiquement la durée de chaque impulsion laser est de l'ordre de 0,6 à 0,7 ms. On notera à ce propos que le faisceau laser est appliqué de préférence dans la région voisine de la portion à traiter du spiral qui se trouve du côté de l'extérieur du spiral 1.

[0023] Il va de soi que d'autres moyens de chauffage qu'un faisceau laser peuvent être envisagés par l'homme de métier pour réaliser ce traitement thermique. En particulier on peut également prévoir une source de lumière visible ou invisible tel qu'un faisceau infrarouge à balayage, un système à induction à haute fréquence, un micro-chalumeau dirigé ou tout autre moyen permettant d'obtenir un chauffage localisé. On comprendra bien entendu que la durée du chauffage peut varier en fonction des moyens de chauffage utilisés

[0024] Pour des raisons pratiques, il est avantageux de monter le spiral 1 sur le balancier, sans toutefois monter le piton 18, préalablement au traitement thermique de la partie du spiral décrite plus haut. Il est bien entendu que l'inverse peut être envisagé et que ce traitement thermique peut être réalisé en fin de fabrication du spiral, celui-ci étant livré à l'horloger préformé et prétraité thermiquement dans la zone d'extrémité extérieure, en vue de son montage classique sur le balancier sans autre traitement ultérieur.

[0025] Par ailleurs la demanderesse a constaté que la zone d'extrémité du spiral qui a subi le traitement thermique décrit ci-dessus présentait une dureté inférieure à celle du reste du spiral, la dureté Vickers mesurée dans cette zone d'extrémité extérieure étant inférieure d'approximativement 10% à 15% à la dureté du reste du spiral. A titre d'exemple, les duretés Vickers mesurées sur les parties du spiral non traitées variaient de 385 à 395 HV_0,025 et les duretés Vickers mesurées sur les parties traitées selon l'invention du même spiral variaient de 360 à 375 HV_0,025.

Revendications

1. Procédé de fabrication d'un spiral (1) de balancier d'un mouvement d'horlogerie dans lequel à partir d'un fil ou d'une bande métallique, on forme par enroulement un spiral comprenant une extrémité intérieure destinée à être fixée à un balancier et une zone d'extrémité extérieure, ayant subi une déformation à froid et destinée à être fixée à un piton (20) et dans lequel le spiral entier est soumis à un premier traitement thermique ultérieurement à l'étape d'enroulement dudit fil, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape supplémentaire consistant à soumettre la zone d'extrémité extérieure (16) du spiral ayant subi ladite déformation à froid à un deuxième traitement thermique visant à relâcher les contraintes internes du matériau.

2. Procédé de fabrication selon la revendication 1, caractérisé en ce que le spiral est réalisé en un acier allié et en ce que l'étape du deuxième traitement thermique consiste à chauffer ladite zone à une température comprise entre 500 et 650°C et de préférence entre 510 et 550°C.

3. Procédé de fabrication selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite zone qui subit le deuxième traitement thermique s'étend, à partir du point de fixation du piton sur la spire extérieure et vers l'intérieur du spiral sur un arc de cercle inférieur à 200° et de préférence sur un arc de cercle inférieur à 140°.

4. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième traitement thermique est réalisé à l'aide d'un faisceau laser.

5. Procédé de fabrication selon la revendication 4, caractérisé en ce que le faisceau laser est appliqué au voisinage de ladite zone, en des points successifs le long de ladite zone.

6. Procédé de fabrication selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit spiral est monté sur un balancier préalablement au deuxième traitement thermique.

7. Spiral (1) de balancier d'un mouvement d'horlogerie formé d'un fil ou d'une bande enroulé en spirale comprenant une extrémité intérieure destinée à être fixée à un balancier et une zone d'extrémité extérieure destinée à être fixée de manière amovible à un piton (20), caractérisé en ce que ladite zone d'extrémité extérieure présente d'une part une dureté inférieure à celle du reste du spiral et d'autre part des contraintes internes relâchées.

8. Spiral (1) de balancier selon la revendication 7, caractérisé en ce que la dureté Vickers de la zone d'extrémité extérieure (16) est inférieure de 10% à 15% à la dureté du reste du spiral (1).

9. Spiral de balancer selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est réalisé en un acier ferronickel.

Claims

1. Method for manufacturing a balance-spring (1) for a clockwork movement wherein a spring is formed by winding, from a wire or metal strip, said spring including an inner end intended to be fixed to a balance and a outer end zone having been subjected to a cold deformation intended to be fixed to the balance-spring stud (20) and wherein the whole spring is subjected to a first heat treatment subsequent to the winding step of said wire, the method being characterised in that it further includes an additional step consisting in subjecting the outer end (16) zone having been subjected to a cold deformation to a second heat treatment aiming at releasing the internal stress of the material.

2. Manufacturing method according to claim 1, characterised in that the balance-spring is made of an alloyed steel and in that the second heat treatment step consists in heating said zone to a temperature ranging between 500 and 650°C and preferably between 510 and 550°C.

3. Manufacturing method according to claim 1 or 2, characterised in that said zone which undergoes the second heat treatment extends, from the point of fixation of the stud onto the outer turn and towards the interior of the balance-spring on an arc of a circle less than 200° and preferably on an arc of a circle less than 140°.

4. Manufacturing method according to any of the preceding claims, characterised in that the second heat treatment is achieved using a laser beam.

5. Manufacturing method according to claim 4, characterised in that the laser beam is applied in proximity to said zone, in successive points along said zone.

6. Manufacturing method according to any of the preceding claims, characterised in that said balance-spring is mounted on a balance prior to said second heat treatment.

7. Balance-spring (1) for a clockwork movement formed of a wire or a strip would in a spiral including an inner end intended to be fixed to a balance and an outer end zone intended to be fixed to a stud (20) in a removable manner, characterised in that the outer end zone has on the one hand a hardness less than that of the rest of the balance-spring and on the other hand relaxed internal stress.

8. Balance-spring (1) according to claim 7, characterised in that the Vickers hardness of the outer end zone (16) is 10% to 15% less than the hardness of the rest of the balance-spring (1).

9. Balance-spring according to any of the preceding claims, characterised in that it is made of a ferronickel steel.

Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen einer Unruhspiralfeder (1) eines Uhrwerks, in welchem Verfahren man ausgehend von einem Draht oder einem Metallband durch Aufrollen eine Spiralfeder bildet, die ein Innenende, das dazu bestimmt ist, an einer Unruh befestigt zu werden, und eine kaltverformte Aussenendzone (16) die dazu bestimmt ist, an einem Spiralklötzchen (20) befestigt zu werden, umfasst, und in welchem Verfahren die gesamte Spiralfeder nach dem Drahtaufrollschritt einer ersten Wärmebehandlung unterworfen wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es ausserdem einen zusätzlichen Schritt umfasst, der darin besteht, die kaltverformte Aussenendzone (16) der Spiralfeder einer zweiten Wärmebehandlung zu unterwerfen, die darauf hinzielt, die inneren Spannungen des Werkstoffs zu lösen.

2. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder aus einem legierten Stahl ausgeführt ist und dass der Schritt der zweiten Wärmebehandlung darin besteht, die vorerwähnte Zone auf eine Temperatur zu erhitzen, die zwischen 500°C und 650°C und vorzugsweise zwischen 510°C und 550°C liegt.

3. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zone, die der zweiten Wärmebehandlung unterworfen wird, ausgehend vom Befestigungspunkt des Spiralklötzchens auf der Aussenwindung und zum Inneren der Spiralfeder hin über einen Kreisbogen, der kleiner ist als 200°, und vorzugsweise über einen Kreisbogen, der kleiner ist als 140°, erstreckt.

4. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wärmebehandlung mit Hilfe eines Laserstrahls ausgeführt wird.

5. Herstellungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl in der Nähe der vorerwähnten Zone auf aufeinanderfolgende Punkte längs dieser Zone angewandt wird.

6. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiralfeder vor der zweiten Wärmebehandlung auf einer Unruh montiert wird.

7. Unruhspiralfeder (1) eines Uhrwerks, die von einem Draht oder einem spiralförmig aufgerollten Band gebildet ist, welche Spiralfeder ein Innenende, das dazu bestimmt ist, an einer Unruh befestigt zu werden, und eine Aussenendzone (16), die dazu bestimmt ist, an einem Spiralklötzchen (20) abnehembar befestigt zu werden, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenendzone (16) einerseits einen Härtegrad aufweist, der geringer ist als derjenige des Rests der Spiralfeder, und andererseits abgebauteten inneren Spannungen aufweist.

8. Unruhspiralfeder (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vickershärte der Aussenendzone (16) um 10% bis 15% geringer ist als der Härtegrad des Rests der Spiralfeder (1).

9. Unruhspiralfeder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Ferronickel-Stahl besteht.

Dessins