L'invention se rapporte à une virole élastique destinée à être fixée sur un axe. L'invention concerne aussi un ensemble monobloc ressort spiral/virole élastique, ainsi qu'un procédé de fabrication d'un tel ensemble monobloc.
Généralement, la mise en place du spiral sur l'axe du balancier se fait par le biais d'une virole, qui se présente sous la forme d'un anneau destiné à être chassé sur l'axe de balancier et percé latéralement pour recevoir l'extrémité intérieure du ressort spiral. L'axe de balancier peut également être soudé sur la virole. Le développement de techniques de micro-fabrication, comme les procédés DRIE pour le silicium, ont permis de fabriquer des viroles avec de nouvelles formes et géométries. Il est possible notamment de réaliser la virole d'une seule pièce avec le spiral.
Le silicium est un matériau présentant de nombreux avantages pour la fabrication des ressorts spiraux, et les techniques de micro-fabrication permettent de réaliser un ensemble monobloc ressort spiral/virole. Le principal inconvénient du silicium est qu'il ne possède pas de domaine de déformation plastique. La virole peut donc se casser aisément si les contraintes dépassent la limite élastique. Il faut ainsi dimensionner la virole à la fois pour maintenir le ressort spiral sur l'axe du balancier lors du fonctionnement de l'oscillateur (couple de serrage minimal) et aussi pour pouvoir assembler la virole avec des axes, sans se rompre (ou subir de déformation plastique) si le diamètre de l'axe du balancier et les variations géométriques de la virole restent à l'intérieur d'un intervalle de tolérance donné.
Les documents
On connaît également du document
Les géométries décrites dans ces documents ne donnent pas entièrement satisfaction, de sorte que nombre de spiraux (en silicium, diamant, quartz...) montés sur des mouvements sont munis d'une virole collée sur l'axe du balancier.
Le but de la présente invention est de pallier tout ou partie les inconvénients cités précédemment
A cet effet, l'invention se rapporte à une virole d'horlogerie en silicium comprenant un point de jonction avec un ressort spiral et un passage destiné à recevoir un arbre de balancier.
Selon l'invention, le passage est de forme ovoïde et est configuré pour se déformer élastiquement dans un plan perpendiculaire à l'axe du passage et serrer élastiquement l'arbre de balancier par au moins 2 lignes de contact s'étendant sur la hauteur de la paroi interne du passage lorsque l'arbre de balancier est introduit dans le passage.
On comprend ainsi qu'une telle virole permet d'avoir une force de chassage et un couple de maintien optimum, la force de déformation pinçant la virole sur l'axe au-dessus d'un couple de maintien nominal.
Un avantage de l'invention est que l'on déforme la totalité de la virole, contrairement aux viroles de l'art antérieur, la virole ne comporte pas de nez ou autre partie rigide. Dans le cas de l'invention, la quasi-totalité de la virole se déforme, sauf le point d'attache de la virole.
Conformément à d'autres variantes avantageuses de l'invention :
L'invention concerne aussi un ensemble monobloc virole / ressort spiral comprenant une virole conforme à l'invention.
Conformément à d'autres variantes avantageuses de l'invention :
L'invention concerne également un mouvement d'horlogerie ou une pièce d'horlogerie comprenant un ensemble monobloc virole - ressort spiral conforme à l'invention.
D'autres particularités et avantages ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
Comme expliqué ci-dessus, l'invention se rapporte à une virole dont le matériau ne comporte pas de domaine plastique utilisable, c'est-à-dire avec un domaine plastique très restreint.
L'ensemble virole-spiral illustré sur la
La virole 1 comporte un passage 10 sensiblement cylindrique, configuré pour se déformer élastiquement dans un plan P perpendiculaire à l'axe du passage 10 et ainsi recevoir et serrer élastiquement l'arbre 4 de balancier. Le passage flexible 10 est de forme ovalisée, et plus préférentiellement de forme « triangulaire ovalisée », et comprend au moins deux lignes de contact avec l'arbre de balancier 4.
Selon un exemple de réalisation préférentiel illustré sur les figures, le passage flexible 10 est de forme triangulaire ovale, et possède trois lignes de contact 11a, 11b et 11c avec l'arbre de balancier 4, les trois lignes de contact formant, par exemple, un triangle équilatéral. Les trois lignes de contact 11a, 11b, 11c avec l'arbre de balancier 4 forment entre elles des angles α, β et θ.
Les lignes de contact 11a, 11b et 11c délimitent des évidements 10a, 10b et 10c entre la virole 1 et l'arbre de balancier 4, ces évidements 10a, 10b et 10c étant des zones de non-contact.
Comme on peut l'observer sur la
Selon l'invention, les trois lignes de contact 11a, 11b et 11c forment entre elles un angle α, β, θ qui est de préférence supérieur à 90 degrés, plus préférentiellement inférieur à 150 degrés, et est ici sensiblement égal à 120 degrés.
Sous l'effet de la déformation élastique, le passage 10 exerce, au niveau des lignes de contact 11a, 11b, 11c, des forces de rappel élastique rappelant la paroi interne du passage en contact contre l'axe de balancier.
Selon l'invention, la distance entre l'arbre de balancier 4 et la virole 1 au niveau des évidements 10a, 10 et 10c est supérieur à 0. Il y a donc du serrage en au niveau des trois lignes de contact 11a, 11b et 11c mais pas de serrage au niveau des évidements 10a, 10b et 10c.
De préférence, la distance entre l'arbre de balancier 4 et la virole 1 au niveau des évidements 10a, 10 et 10c est compris entre 0 et un quart du diamètre de l'arbre de balancier 4. Encore plus préférentiellement, la distance entre l'arbre de balancier 4 et la virole 1 au niveau des évidements 10a, 10 et 10c est compris entre 0 et 50µm.
Avantageusement, la distance entre l'arbre de balancier 4 et la virole 1 permet de garantir un faible jeu alors qu'un serrage est appliqué au niveau des lignes de contact 11a, 11b et 11c.
Un tel agencement a notamment pour avantage de maximiser le rayon d'appui du passage 10 de la virole 1 sur l'axe de l'arbre 4, tout en garantissant un couple de tenue suffisant sur l'arbre 4 de balancier, avec un niveau de contrainte inférieur à la contrainte maximale admissible pour le matériau. Avantageusement, un plus grand rayon d'appui permet d'obtenir un couple de maintien plus élevé.
L'épaisseur est déterminée de manière que la contrainte maximale exercée par l'arbre 4 de balancier sur le passage 10 soit inférieure à la limite élastique du matériau formant la virole 1, que la virole 1 s'accommode des tolérances de fabrication de l'arbre de balancier 4 et que la tenue de la virole 1 sur l'arbre 4 (couple de rotation, force de chassage) soit adéquate.
Tel qu'illustré à la
Comme visible à la
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, la virole 1 et le ressort spiral 2 sont réalisés en silicium.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la virole 1 et le ressort spiral 2 sont réalisés en un matériau ne présentant pas de déformation plastique, tel que du silicium monocristallin, du silicium polycristallin, du silicium poreux, du silicium amorphe, du silicium monocristallin dopé, du silicium polycristallin dopé, du carbure de silicium dopé ou non, du nitrure de silicium dopé ou non, de l'oxyde de silicium dopé ou non tel que le quartz ou de la silice, ou encore de la céramique.
La virole 1 et le ressort spiral 2 peuvent également être réalisés en un matériau tel que du métal amorphe.
Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à l'exemple illustré mais est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art.
Cette liste de références citées par le demandeur vise uniquement à aider le lecteur et ne fait pas partie du document de brevet européen. Même si le plus grand soin a été accordé à sa conception, des erreurs ou des omissions ne peuvent être exclues et l'OEB décline toute responsabilité à cet égard.