PALIER SUPPORT D'AXE A FROTTEMENT REDUIT

Description

Domaine technique de l'invention

[0001] La présente invention concerne un palier de micromécanique dans lequel est susceptible de pivoter un axe, l'axe comprenant à au moins une extrémité une portée via laquelle l'axe est en contact avec une surface en regard du palier, ladite portée étant prolongée par un pivot engagé dans un trou ménagé dans le palier. Un tel palier est notamment utilisé dans le domaine de l'horlogerie.

Arrière-plan technologique de l'invention

[0002] Pour entraîner une roue en rotation dans un mouvement d'horlogerie, il est connu de fixer la roue sur un axe comprenant à au moins une de ses extrémités une portée prolongée par un pivot. L'axe est positionné entre deux paliers comprenant chacun un trou dans lequel est logé un pivot de l'axe. Selon le mode de construction retenu, la portée d'une extrémité de l'axe ou la portée de chaque extrémité de l'axe vient en contact avec une surface en regard du palier associé. Les deux paliers guident l'axe en rotation tout en interdisant sa translation axiale.

[0003] Les documents US 1 642 102 A, CH 311 285 A, CH 284 493 A et JP 2003 156575 A2 sont des exemples de paliers de micromécanique dans lesquels pivote un axe.

[0004] Pour limiter les frottements entre la portée de l'axe et le palier, il est connu de réaliser une creusure sur un bord extérieur du trou dans lequel est logé le pivot de l'axe de façon à réaliser un réservoir communément appelé huilier et destiné à recevoir une goutte d'huile. La goutte d'huile présente dans le réservoir s'infiltre par capillarité entre l'axe et les parois du trou du palier et entre la portée de l'axe et la surface du palier en regard de ladite portée. Cette technique permet de réduire les frottements entre l'axe et le palier. Toutefois, la couche d'huile entre la portée de l'axe et la surface en regard du palier est particulièrement fine de sorte qu'on constate un effet de collage entre la portée de l'axe et la surface en regard du palier et, lorsque l'axe tourne, une force de cisaillement de la couche d'huile vient s'opposer à la rotation de l'axe. Ces phénomènes parasites se traduisent par une perte d'énergie que l'on cherche à éviter.

Résumé de l'invention

[0005] La présente invention vise à améliorer la technique connue, en proposant une solution pour réduire la force de cisaillement au niveau de la couche d'huile présente entre la portée d'un axe et la surface en regard d'un palier dans lequel l'axe est pivoté.

[0006] A cet effet, la présente invention concerne un palier de micromécanique selon la revendication 1.

[0007] En réduisant la surface de contact entre la portée de l'axe et le palier, l'effet de la force de cisaillement de la couche d'huile est réduit. L'axe pivote ainsi plus facilement dans le palier. De plus, même réduite, la surface de contact reste suffisante pour guider l'axe dans le palier.

[0008] Selon un mode de réalisation de l'invention, l'évidement se présente sous la forme d'un anneau centré sur le trou du palier. L'effet, c'est-à-dire le couple produit par la force élémentaire de cisaillement, est le produit de cette force de cisaillement par la distance entre l'axe de rotation et le point d'application de la force élémentaire. En réalisant un évidement annulaire éloigné du pivot de l'axe, on réduit ainsi d'autant plus les effets de la force de cisaillement.

[0009] Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la surface en regard du palier par laquelle la portée de l'axe est en contact avec le palier est pourvue d'une pluralité d'évidements répartis autour du trou du palier. La réduction de l'effet de la force de cisaillement est ainsi plus homogène entre la portée de l'axe et la surface du palier en regard de la portée de l'axe.

Brève description des figures

[0010] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront plus clairement de la description détaillée qui suit d'exemples de réalisation de paliers selon l'invention. Ces exemples sont donnés à titre purement illustratif et non limitatif et sont à lire en liaison avec les dessins annexés sur lesquels :

• la figure 1 est une vue d'une roue d'un mouvement horloger montée rotative entre deux paliers selon l'invention ;
• la figure 2 est une vue de dessus d'un palier selon l'invention, et
• la figure 3 est une vue de dessus d'un autre palier selon l'invention.

Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention

[0011] La présente invention procède de l'idée générale inventive qui consiste à limiter la surface de contact entre la portée d'un axe et la surface en regard d'un palier maintenant ledit axe. A cet effet, l'invention propose un nouveau palier dont la forme générale permet de limiter ladite surface de contact.

[0012] La figure 1 montre schématiquement la mise en œuvre de paliers selon l'invention pour l'entraînement en rotation d'une roue dentée d'un mouvement horloger.

[0013] La roue 20 dentée est fixée sur un axe 30 comprenant à chaque extrémité une portée 31a, 31b prolongée par un pivot 32a, 32b. L'axe 30 est monté rotatif entre deux paliers 10a, 10b selon l'invention. Les paliers 10a, 10b, de forme préférentiellement annulaire, sont immobilisés dans un bâti 21. Ces paliers 10a, 10b comprennent, de manière connue, un trou 11, préférentiellement centré, qui les traverse de part en part. On remarque que la paroi du trou 11 peut comprendre un olivage destiné à minimiser le contact avec les pivots 32a, 32b et faciliter une éventuelle lubrification.

[0014] Un pivot 32a, 32b de l'axe 30 guidé en rotation par le palier 10a ou 10b correspondant vient se loger dans le trou 11. La portée 31a, 31b de l'axe 30 vient en contact avec une surface 12 en regard du palier 10a, 10b, de sorte que l'axe 30 est immobilisé en translation axiale, à un jeu près, entre les paliers 10a, 10b.

[0015] Sur une face opposée à la surface de contact 12 entre la portée 31a, 31b de l'axe 30 et le palier 10a, 10b, le trou 11 débouche dans une creusure 13 de forme préférentiellement conique. Cette creusure 13, communément appelée huilier dans le domaine de l'horlogerie, peut être destinée à recevoir une goutte d'huile. L'autre extrémité du trou 11 est légèrement évasée pour faciliter l'infiltration de l'huile entre le palier 10a, 10b et la portée 31a, 31b au niveau de la surface de contact 12. On comprendra que cette creusure est facultative et qu'elle ne sera prévue que dans le cas où l'on souhaite lubrifier le pivotement de l'axe 30 dans le palier 10a,10b.

[0016] Un palier 10a, 10b selon l'invention est caractérisé par un évidement 14 permettant de réduire la surface de contact 12 entre la portée 31a, 31b de l'axe 30 et le palier 10a, 10b. L'évidement 14 est réalisé du côté opposé à la creusure 13, dans la surface de contact 12 du palier 10a, 10b qui se trouve en regard de la portée 31a, 31b de l'axe 30.

[0017] Selon un mode de réalisation illustré à la figure 2, l'évidement 14 a une forme annulaire. La surface de contact 12 résiduelle entre la portée 31a, 31b de l'axe 30 et le palier 10a, 10b a ainsi une forme de deux anneaux concentriques intérieur 12a et extérieur 12b. Le rayon intérieur R0 de l'anneau intérieur 12a est sensiblement égal au rayon du trou 11, tandis que le rayon extérieur R1 de l'anneau intérieur 12a est égal au rayon intérieur de l'évidement 14. Quant à l'anneau concentrique extérieur 12b, il est compris entre un rayon intérieur R2 égal au diamètre extérieur de l'évidement 14, et un rayon extérieur R3. Le diamètre R1 doit être suffisant pour garantir un bon maintien de l'axe 30 dans le trou 11.

[0018] Selon un autre mode de réalisation, plusieurs évidements 14 sont creusés à la surface du palier 10a, 10b autour du trou 11. Dans l'exemple représenté sur la figure 3, six évidements 14 sont régulièrement espacés, agencés de manière concentrique autour du pivot 32a, 32b de l'axe 30 et débouchant dans l'extrémité évasée du trou 11.

[0019] Dans le domaine de l'horlogerie, les dimensions des paliers sont petites, de moins d'1 mm à quelques millimètres pour la dimension la plus grande. La réalisation d'un palier selon l'invention est donc délicate et nécessite un outillage spécifique.

[0020] Selon une variante, le palier 10a, 10b est réalisé en un matériau dur monocristallin tel que le rubis, le corindon, le spinelle ou bien encore la zircone cubique et les évidements 14 sont usinés par ablation de matière au moyen d'un faisceau laser, par électroérosion ou par meulage.

[0021] Selon une autre variante, le palier 10a, 10b est réalisé en un matériau dur fritté tel que le corindon, le rubis, les céramiques, l'alumine, la zircone ou bien encore un métal dur et les évidements 14 sont réalisés par matriçage ou usinés par ablation. Cette technique est notamment décrite dans le document EP 2 778 801 A1 au nom de la Demanderesse.

[0022] Rappelons pour mémoire que le procédé comporte une première étape destinée à former un précurseur céramique à partir d'une poudre à base de céramique prise dans un liant. Cette poudre à base de céramique peut comporter au moins un oxyde métallique, un nitrure métallique ou un carbure métallique. A titre d'exemple, la poudre à base de céramique peut comporter de l'oxyde d'aluminium afin de former du saphir synthétique ou un mélange d'oxyde d'aluminium et d'oxyde de chrome afin de former du rubis synthétique. Quant au liant, il peut être du type polymère ou du type organique.

[0023] Le procédé comporte une deuxième étape destinée à comprimer, à l'aide d'une matrice supérieure et d'une matrice inférieure que l'on rapproche l'une de l'autre, le précurseur céramique afin de former un corps vert du futur palier 10a, 10b avec des surfaces supérieure et inférieure comportant respectivement au moins un évidement 14 et, le cas échéant, une creusure 13. On comprend donc que chaque corps vert ainsi formé comporte déjà les ébauches de l'évidement 14 et de la creusure 13.

[0024] Pour obtenir ces ébauches de l'évidement 14 et de la creusure 13, chaque matrice sensiblement plane comporte au moins un poinçon destiné à former l'évidement 14 et, optionnellement, la creusure 13. A cet effet, la matrice supérieure comporte un poinçon avec une surface sensiblement annulaire permettant de former l'évidement 14, et la matrice inférieure comporte un poinçon avec une surface sensiblement conique permettant de former la creusure 13.

[0025] Finalement, le corps vert est fritté afin de former un palier 10a, 10b en céramique et l'on perce le trou 11 afin de relier entre elles la surface supérieure et la surface inférieure du palier 10a, 10b. Cette étape est préférentiellement réalisée à l'aide d'un rayonnement destructif du type laser afin d'obtenir une gravure très précise. Toutefois, cette étape peut être effectuée par exemple par perçage mécanique ou gravure avec de l'eau à haute pression.

[0026] Il va de soi que la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et que diverses modifications et variantes simples peuvent être envisagées par l'homme du métier sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications annexées. On notera en particulier que dans son mode de réalisation de base, la présente invention s'applique au cas dans lequel un seul des deux paliers 10a, 10b qui guident l'axe 30 est muni dans sa surface de contact 12 avec la portée 31a ou 31b du pivot 32a ou 32b correspondant d'un évidement 14 conforme à l'invention. Le cas dans lequel les deux paliers 10a, 10b présentent chacun un évidement 14 pour réduire l'étendue de la surface de contact 12 avec les portées 31a et 31b des pivots 32a et 32b est bien entendu également considéré.

Nomenclature

[0027] 

10a, 10b.

Paliers

11.

Trou

12.

Surface de contact

12a.

Anneau concentrique intérieur

12b.

Anneau concentrique extérieur

R0, R2.

Rayons intérieurs

R1, R3.

Rayons extérieurs

13.

Creusure

14.

Evidements

20.

Roue

21.

Bâti

30.

Axe

31a, 31b.

Portées de l'axe

32a, 32b.

Pivots de l'axe

Revendications

1. Palier de micromécanique dans lequel pivote un axe (30), l'axe (30) comprenant à au moins une extrémité une portée (31a, 31b) via laquelle l'axe (30) est en contact avec une surface (12) en regard du palier (10a, 10b), la portée (31a, 31b) étant prolongée par un pivot (32a, 32b) engagé dans un trou (11) ménagé dans le palier (10a, 10b), le palier (10a, 10b) étant caractérisé en ce qu'au moins un évidement (14) est ménagé dans la surface de contact (12) entre la portée (31a, 31b) de l'axe (30) et le palier (10a, 10b) afin de réduire la surface de contact entre la portée (31a, 31b) de l'axe (30) et le palier (10a, 10b).

2. Palier selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évidement (14) se présente sous la forme d'un anneau centré sur le trou (11) du palier (10a, 10b).

3. Palier selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de contact (12) entre la portée (31a, 31b) de l'axe (30) et le palier (10a, 10b) est pourvue d'une pluralité d'évidements (14) répartis autour du trou (11) du palier (10a, 10b).

4. Palier selon la revendication 3, caractérisé en ce que les évidements (14) sont régulièrement espacés et agencés de manière concentrique autour du trou (11) du palier (10a, 10b).

5. Palier selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est réalisé en un matériau monocristallin choisi dans le groupe formé par le rubis, le corindon, le spinelle ou la zircone cubique, l'évidement (14) étant usiné par ablation au moyen d'un faisceau laser, par électroérosion ou par meulage.

6. Palier selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est réalisé en un matériau fritté choisi dans le groupe formé par le corindon fritté, le rubis fritté, les céramiques frittées, l'alumine frittée, la zircone frittée ou un métal dur fritté, l'évidement (14) étant réalisé par matriçage ou usiné par ablation.

Ansprüche

1. Mikromechanisches Lager, in dem sich eine Welle (30) dreht, wobei die Welle (30) an mindestens einem Ende eine Lagerfläche (31a, 31b) aufweist, über die die Welle (30) mit einer dem Lager (10a, 10b) zugewandten Fläche (12) in Kontakt steht, wobei die Lagerfläche (31a, 31b) durch einen Drehzapfen (32a, 32b) verlängert ist, der in einem in dem Lager (10a, 10b) ausgebildeten Loch (11) in Eingriff steht, wobei das Lager (10a, 10b) dadurch gekennzeichnet ist, dass in der Kontaktfläche (12) zwischen der Lagerfläche (31a, 31b) der Welle (30) und dem Lager (10a, 10b) mindestens eine Vertiefung (14) ausgebildet ist, um die Kontaktfläche zwischen der Lagerfläche (31a, 31b) der Welle (30) und dem Lager (10a, 10b) zu verringern.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (14) die Form eines Rings aufweist, der auf das Loch (11) des Lagers (10a, 10b) zentriert ist.

3. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (12) zwischen der Lagerfläche (31a, 31b) der Welle (30) und dem Lager (10a, 10b) mit mehreren Vertiefungen (14) versehen ist, die um das Loch (11) des Lagers (10a, 10b) verteilt sind.

4. Lager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (14) gleichmäßig beanstandet und um das Loch (11) des Lagers (10a, 10b) konzentrisch angeordnet sind.

5. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem monokristallinen Material hergestellt ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Rubin, Korund, Spinell und kubischem Zirkoniumoxid gebildet ist, wobei die Vertiefung (14) durch Laserstrahlablation, durch Elektroerosion oder durch Schleifen hergestellt ist.

6. Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem gesinterten Material hergestellt ist, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus gesintertem Korund, gesintertem Rubin, gesinterten Keramiken, gesintertem Aluminiumoxid, gesintertem Zirkoniumoxid oder einem gesinterten Hartmetall gebildet ist, wobei die Vertiefung (14) durch Einsenken hergestellt oder durch Ablation hergestellt ist.

Claims

1. Bearing for micromechanics, in which pivots a shaft (30), the shaft (30) comprising, at at least one end thereof, a shoulder (31a, 31b) via which the shaft (30) is in contact with an opposite surface (12) of the bearing (10a, 10b), the shoulder (31a, 31b) being extended by a pivot (32a, 32b) engaged in a hole (11) provided in the bearing (10a, 10b), the bearing (10a, 10b) being characterised in that at least one hollow (14) is arranged in the contact surface (12) between the shoulder (31a, 31b) of the shaft (30) and the bearing (10a, 10b) in order to reduce the surface of contact between the shoulder (31a, 31b) of the shaft (30) and the bearing (10a, 10b).

2. Bearing according to claim 1, characterised in that the hollow (14) is present in the form of a ring centred around the hole (11) of the bearing (10a, 10b).

3. Bearing according to claim 1, characterised in that the surface of contact (12) between the shoulder (31a, 31 b) of the shaft (30) and the bearing (10a, 10b) is provided with a plurality of hollows (14) distributed around the hole (11) of the bearing (10a, 10b).

4. Bearing according to claim 3, characterised in that the hollows (14) are evenly spaced apart and arranged in a concentric manner around the hole (11) of the bearing (10a, 10b).

5. Bearing according to one of claims 1 to 4, characterised in that it is made from a monocrystalline material chosen from the group containing ruby, corundum, spinel or cubic zirconia, the hollow (14) being machined by material ablation using a laser beam, by spark erosion or by grinding.

6. Bearing according to one of claims 1 to 4, characterised in that it is made from a sintered material chosen from the group containing sintered corundum, sintered ruby, sintered ceramics, sintered alumina, sintered zirconia or a sintered hard metal, the hollow (14) being made by forming or by ablation machining.

Dessins