CH704739B1 - Palier amortisseur de chocs pour pièce d'horlogerie. - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un palier amortisseur de chocs pour pièce d’horlogerie, caractérisé en ce qu’il comporte un organe de pivotement (30) muni d’au moins des bras élastiques et une portion centrale comportant un trou destiné à recevoir un pivot (24), formés d’une seule pièce dans une pastille en un matériau monocristallin.

Description

[0001] La présente invention se rapporte aux paliers pour pièces d’horlogerie, et plus particulièrement du type permettant d’amortir les chocs. De tels paliers sont, le plus fréquemment, utilisés pour assurer le pivotement des balanciers. En effet, ces derniers sont munis de pivots de faible diamètre, c’est-à-dire délicats. Comme, par ailleurs, la masse du balancier est relativement importante, le risque est grand qu’un pivot casse sous l’effet d’un choc.

[0002] Il existe de nombreux types de paliers amortisseurs de chocs. Les plus fréquemment utilisés comportent un corps muni de surfaces de positionnement et de glissement, une pierre percée et une pierre contre-pivot formant ensemble un organe de pivotement, ces pierres étant disposées dans le corps et positionnées sur les surfaces de positionnement et de glissement. Un ressort maintient les pierres en position de repos, tout en les laissant se déplacer dans une certaine limite sous l’effet d’un choc, l’axe du balancier arrivant alors contre des butées. De tels paliers ont, par exemple été vendus sous la marque Incabloc<®>.

[0003] On connaît également des paliers amortisseurs de chocs dans lesquels les organes élastiques et les organes de pivotement forment un tout. Ils ont l’avantage d’être moins coûteux.

[0004] Ainsi, le document US 3 942 848 décrit un palier amortisseur de chocs comportant un corps annulaire destiné à être chassé dans un pont ou une platine. Un ressort formé pour définir un logement conique est fixé sur le corps. Ce logement forme une crapaudine à l’intérieur de laquelle un pivot conique du balancier vient s’engager. Dans une telle construction, les conditions de pivotement sont peu favorables, le pivotement métal sur métal engendrant des frottements importants. Par ailleurs, un palier de type crapaudine coopérant avec un pivot conique est mal adapté pour une pièce d’horlogerie de qualité, le positionnement du balancier étant peu précis.

[0005] Dans le document CH 546 975, le corps est en forme de coupelle percée dans son fond, et munie d’un rebord et d’une portion conique. Les organes élastiques et de pivotement sont réalisés en une pièce faite en plastique autolubrifiant. La partie centrale forme un logement cylindrique dans lequel peut venir s’engager un pivot de balancier. Elle est, en outre, conformée pour coopérer avec la portion conique, de manière à assurer le centrage de la partie centrale. Des bras, formant l’organe élastique, partent de la partie centrale et viennent s’engager sous le rebord. Dans ce mode de réalisation, le diamètre des axes de balancier doit être relativement important, car les plastiques autolubrifiants ne supportent pas des pressions spécifiques très élevées.

[0006] Par ailleurs, les documents EP 1 462 879 et EP1 696 286 décrivent des paliers amortisseurs de chocs comportant une pièce centrale munie d’une pierre et entourée d’une rosace formée dans une plaque en matériau rigide élastique. La rosace est constituée de ressorts s’étendant radialement, leur extrémité centrale coopérant avec la pièce centrale. Une telle solution permet de tirer profit des technologies mettant en œuvre des plaques d’épaisseur constante. Dans une telle construction, la pièce centrale doit être mise en place en écartant les ressorts et la position n’est pas évidente à garantir.

[0007] La présente invention a notamment pour but de réaliser un palier amortisseur de choc garantissant un bon positionnement du balancier et une bonne protection de l’axe. Elle concerne plus particulièrement un palier amortisseur de chocs pour pièce d’horlogerie qui comporte un organe de pivotement comprenant au moins un bras élastique et une portion centrale munie d’un trou destiné à recevoir un pivot, l’organe de pivotement et la portion centrale étant formés d’une seule pièce dans une pastille en un matériau monocristallin.

[0008] Grâce au fait que le matériau utilisé est de type monocristallin, il est possible de l’usiner par des procédés chimiques, notamment photo-lithographiques permettant de garantir des parois sensiblement verticales, ce qui est souhaitable pour assurer une bonne régularité en production industrielle.

[0009] Afin de permettre un montage facile et un réglage de sa position, le palier comporte, en outre, une pièce annulaire formant logement, agencée pour être chassée dans un trou du bâti de la pièce d’horlogerie et pour recevoir et fixer les extrémités des bras élastiques.

[0010] Dans un mode de réalisation particulier, la pièce annulaire présente une paroi en tronc de cône contre laquelle l’organe de pivotement vient prendre appui dans sa partie extérieure. De la sorte, il est possible de rendre plus rigide les bras élastiques et même de définir un pré-armage de ces bras.

[0011] Dans un autre mode de réalisation, le palier comporte, en outre, des première et deuxième pièces annulaires agencées pour être chassées dans un trou du bâti de la pièce d’horlogerie l’organe de pivotement étant intercalé entre les deux pièces annulaires.

[0012] La pratique a montré que les conditions tant de pivotement que d’amortissement sont particulièrement bonnes avec une plaque en silicium.

[0013] Les conditions de pivotement d’un couple acier-silicium permettent d’éviter une lubrification. De la sorte, dans une variante, il est possible de réaliser un organe de pivotement dans lequel le trou de la portion centrale est borgne.

[0014] Dans une autre variante, l’organe de pivotement comporte deux plaques superposées, l’une située du côté destiné à recevoir ledit pivot, l’autre située du côté opposé au côté destiné à recevoir ledit pivot, chacune munie d’au moins un bras élastique et d’une portion centrale, la portion centrale de la plaque située du côté destiné à recevoir ledit pivot étant munie dudit trou pour recevoir un pivot et la portion centrale de l’autre plaque formant un contre-pivot.

[0015] Une structure simple peut être obtenue avec un palier dont l’organe de pivotement comprend une partie annulaire pleine et au moins deux bras élastiques, lesdits bras étant solidaires par leur extrémité de ladite partie annulaire pleine.

[0016] Afin de faciliter son centrage lors de la mise en place notamment, le palier comprend des portions élastiques à orientation annulaire, solidaires de l’extrémité desdits bras.

[0017] Les bras élastiques peuvent présenter des formes variées. Toutefois, une structure en spirale semble présenter des avantages de simplicité et d’homogénéité de la structure, tout en offrant un palier de faible encombrement.

[0018] L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d’exemple et faite en référence au dessin dans lequel: <tb>Les fig. 1 à 4<sep>représentent un premier mode de réalisation de paliers assurant le pivotement d’un axe de balancier, alors que la fig. 5 est un diagramme montrant comment réagissent de tels paliers sous l’effet d’une accélération; <tb>Les fig. 6 à 8 et 9et 10<sep>montrent deux variantes d’un deuxième mode de réalisation de paliers selon l’invention, alors que la fig. 11 est un diagramme illustrant comment réagissent de tels paliers sous l’effet d’une accélération; et <tb>Les fig. 12 et 13<sep>concernent des troisième et quatrième modes de réalisation de l’invention.

[0019] Un premier mode de réalisation est représenté aux fig. 1 à 4. Les fig. 1et 2 illustrent une portion de pièce d’horlogerie munie de paliers selon l’invention, respectivement vue en coupe et de dessus, alors que les fig. 3et 4 montrent une partie d’un palier vue en perspective, respectivement de dessus et de dessous.

[0020] La pièce d’horlogerie partiellement représentée aux fig. 1 et 2comporte un bâti comprenant une platine 10 et un pont de balancier 12, des paliers 14 et 16 respectivement montés dans des trous pratiqués dans la platine 10 et le pont 12. Un balancier 18, comportant un axe 20 muni à ses deux extrémités de tigerons 22 portant des pivots 24, est monté pivotant dans les paliers 14 et 16.

[0021] Le palier 14 comprend deux pièces annulaires 26 et 27, la pièce 27 étant en forme de coupelle percée en son centre d’un trou 28, et un organe de pivotement 30 intercalé entre les deux pièces annulaires 26 et 27. L’organe de pivotement 30 est ainsi maintenu radialement par les parois du trou pratiqué dans la platine 10 et axialement de part et d’autre par les pièces annulaires 26 et 27.

[0022] Le palier 16 comprend une pièce annulaire 31 en forme de coupelle, qui définit un logement comportant une paroi cylindrique intérieure 32 et une surface d’appui plane 34 définie dans le fond de la coupelle. Elle est percée d’un trou central 35. Il comprend, en outre, un organe de pivotement 30 disposé dans le logement que forment la paroi cylindrique 32 et la surface d’appui 34. Cet organe 30 est avantageusement collé à la pièce annulaire 31. Une portion en tronc de cône 36 forme l’extrémité libre de la coupelle. Elle retient et positionne un porte-piton mobile 38.

[0023] Il va de soi que le palier 16 tel que décrit pourrait aussi être monté sur la platine 10, et le palier 14 sur le pont de balancier 12, moyennant quelques aménagements sans autre accessibles à l’homme du métier.

[0024] Les organes de pivotement 30, mieux visibles sur les fig. 3 et 4, se présentent sous forme de pastilles comprenant une partie annulaire pleine 30a, une portion centrale 30b munie d’un trou borgne cylindrique 30c et trois bras élastiques 30d enroulés en spirale reliant la portion centrale 30b à la partie annulaire 30a. Ils sont montés l’un dans la pièce annulaire 31, l’autre dans le trou de la platine 10, maintenu radialement par la paroi du trou et axialement par les pièces annulaires 26 et 27.

[0025] Ils sont formés dans une plaque de silicium, et usinés selon les techniques bien connues de photolithographie. Leurs dimensions sont les suivantes: épaisseur: 0,20 à 0,30 mm, typiquement 0,25 mm; épaisseur des bras: 0,04 à 0,08 mm, typiquement 0,05 m; angle entre le début et la fin d’un bras élastique en forme de spirale: 360° à 720°, typiquement 480°.

[0026] Le trou borgne 30c s’étend sur environ la moitié de l’épaisseur de la portion centrale 30b. Son diamètre est choisi de manière à ce que le pivot 24 qui y est engagé puisse y tourner librement avec un minimum d’ébat. La profondeur du trou 30c est environ égale à deux fois son diamètre.

[0027] Le balancier 18 est monté pivotant par engagement des pivots 24 dans les trous borgnes 30c. Les figerons 22 sont engagés dans les trous 28 et 35.

[0028] En cas de choc, le balancier 18 est soumis à une force proportionnelle à l’accélération subie. Cette force est transmise aux paliers par l’intermédiaire des pivots 24. Elle a pour effet de déformer les bras élastiques 30d jusqu’à ce que l’axe 20 vienne prendre appui, par les tigerons 22, contre la paroi des trous 28 et 35. Le balancier est alors bloqué, mais par une partie de son axe ayant des dimensions beaucoup plus grandes que celles des pivots 24.

[0029] Les bras élastiques 30d sont dimensionnés de manière à ce que l’axe 20 entre en contact, par ses tigerons 22, avec les pièces annulaires 27 et 31 lorsque l’accélération atteint environ 500 g.

[0030] Le diagramme de la fig. 5montre la manière dont varie le déplacement maximal de l’organe central en fonction de l’accélération subie. Comme le montre cette figure, dans un premier temps, il y a proportionnalité entre l’accélération et le déplacement maximal, puis, pour une accélération de 500 g environ, l’un et/ou l’autre des tigerons 22 entre en contact avec les pièces annulaires 27 ou 31. Le balancier est alors bloqué.

[0031] Les fig. 6, 7 et 8représentent un deuxième mode de réalisation de l’invention. La fig. 6montre une partie de la pièce d’horlogerie munie d’un tel palier vu de dessus alors que les fig. 7 et 8montrent une partie de ce palier vu en perspective, respectivement de dessus et de dessous. Sur ces figures, les mêmes pièces portent les mêmes références que celles figurant sur les fig. 1à 4.

[0032] Ce mode de réalisation diffère de celui précédemment décrit par la structure des organes de pivotement 30. Plus précisément, la partie annulaire 30a est remplacée par trois sabots 30e à orientation annulaire, chacun relié à un bras élastique 30d. La semelle de ces sabots présente un diamètre supérieur au diamètre du trou dans lequel l’organe 30 doit être engagé. De la sorte, lors de la mise en place, les bras élastiques 30d sont armés radialement, ce qui a pour effet d’améliorer le centrage du trou 30c.

[0033] Une variante de ce mode de réalisation est représentée aux fig. 9 et 10. On peut y voir un organe de pivotement 30 respectivement libre et disposé dans la pièce annulaire 31. L’organe 30 comprend une portion centrale 30b dans laquelle est pratiqué un trou borgne, comme expliqué précédemment, non visible sur ces figures, trois bras élastiques 30d s’étendant de la portion centrale 30b vers l’extérieur, deux doigts 30f à orientation annulaire et s’étendant de part et d’autre de l’extrémité de chacun des bras élastiques 30d, et trois doigts 30g s’étendant radialement de la portion centrale 30b vers l’extérieur.

[0034] En position libre, la distance entre le centre de la portion centrale 30b et les extrémités libres des doigts 30f est supérieure au diamètre intérieur de la pièce annulaire 31. Par ailleurs, la distance comprise entre le centre de la portion centrale 30b et l’extrémité des bras 30d est inférieur au diamètre intérieur de la pièce annulaire 31. De la sorte, lorsque l’organe 30 est mis en place, les doigts 30f sont armés.

[0035] Avec une telle configuration, le déplacement est relativement important pour les petits chocs, les doigts 30f participant à la déformation. Dès lors que l’extrémité extérieure d’un bras 30d entre en contact avec la pièce annulaire, la longueur active du ressort est réduite et la force de rappel est augmentée. Le déplacement est pratiquement bloqué lorsque l’un des doigts 30g entre en contact avec la pièce annulaire 31. La variation du déplacement en fonction des accélérations est représentée sur la fig. 11.

[0036] Dans les deux modes de réalisation décrits en référence aux fig. 1 à 10, le déplacement latéral (axes X et Y) est défini par l’épaisseur des bras élastiques, alors que le déplacement axial (axe Z) est défini par la hauteur de ces bras, tandis que la longueur des bras participe à la définition de l’un et l’autre de ces déplacements.

[0037] Dans le mode de réalisation illustré à la fig. 12, les deux paliers 14 et 16 sont identiques et très proches, dans leur structure, du palier 16 de la fig. 1. On retrouve les mêmes organes de pivotement 30 que ceux représentés aux fig. 7 et 8, montés dans des pièces annulaires 40, de structure voisine de la pièce annulaire 31. Les seules différences résident dans le fait que la paroi cylindrique 32 est remplacée par une paroi 42 en tronc de cône, dont le diamètre extérieur est inférieur au diamètre intérieur du côté du trou central 35, et que la partie formant le fond de la coupelle comporte une goutte 44 entourant le trou central 35.

[0038] De la sorte, en mettant en place les organes de pivotement 30 tels qu’illustrés sur les figures 7 et 8, les bras élastiques s’incurvent et la portion centrale 30b est attenante à la goutte 44, la touchant ou non selon le but recherché. Une telle construction assure un pré-armage, dans la mesure où la portion centrale 30b touche la goutte 44. De la sorte, le palier présente un pré-armage des ressorts selon les trois axes, facilitant le retour de la portion centrale 30b dans sa position de repos. Si la portion centrale 30c ne touche pas la goutte 44, la déformation engendrée par l’engagement de l’organe 30 contre la paroi 42 en tronc de cône rigidifie les bras élastiques 30d.

[0039] Dans le mode de réalisation illustré à la fig. 13, les mêmes pièces portent les mêmes références que dans les autres modes de réalisation. Les organes de pivotement 30 comprennent deux plaques 301 et 302.

[0040] Les plaques 301 comprennent une partie annulaire pleine 301a, une portion centrale 301b munie d’un trou 301c les traversant de part en part et des bras élastiques 301 d enroulés en spirale reliant la portion centrale 301b à la partie annulaire 301a. La portion centrale 301c est plus mince que le reste de la plaque 301, formant ainsi une creusure 301e.

[0041] Les plaques 302 comprennent une partie annulaire pleine 302a, une portion centrale 302b pleine et des bras élastiques 302d enroulés en spirale reliant la portion centrale 302b à la partie annulaire 302a. La portion centrale 302b comprend une protubérance cylindrique 302e engagée dans la creusure 301e.

[0042] Les pivots 24 sont engagés dans les trous 301c et en appui contre les portions centrales 302b, qui assurent une fonction de contre-pivot.

[0043] En cas d’accélération radiale, le balancier 18 se déplace du fait de la déformation des bras élastiques 301 d jusqu’à ce que la protubérance 302e entre en contact avec la paroi de la creusure 301e. A ce moment-là, les bras élastiques 302d sont également sollicités, augmentant la force de résistance, jusqu’au moment où le tigeron 22 entre en contact avec le bord du trou 35.

[0044] En ce qui concerne les chocs axiaux, seuls les bras élastiques 302d sont sollicités.

[0045] Les plaques 301 et 302 sont montées sur les pièces annulaires 31 de manière similaire à l’organe de pivotement 30 décrit en référence aux fig. 1à 4, ces dernières comportant toutefois deux surfaces d’appui et deux parois cylindriques une pour chacune des plaques 301 et 302.

[0046] On relèvera que, dans ce mode de réalisation comme dans ceux décrits précédemment, les paliers ne comprennent pas d’huilier. Cela est rendu possible grâce au fait que le couple acier-silicium présente des caractéristiques tribologiques telles que la présence d’huile n’est pas nécessaire. Dans certaines conditions, il serait toutefois possible de maintenir de l’huile dans l’espace compris entre le fond de la creusure 301e et la protubérance 302e.

[0047] Les modes de réalisation décrits en référence aux fig. 12 et 13ne comprennent pas de moyens de pré-armage. Il est évident pour l’homme du métier que les solutions décrites en référence aux fig. 6à 10pourraient sans autre être également appliquées à ces modes de réalisation.

[0048] Les paliers qui ont été décrits en référence aux fig. 1 à 13ne représentent que des modes particuliers de réalisation de l’invention. De nombreuses autres variantes sont encore envisageables dans le cadre de l’invention définie dans les revendications.

[0049] Ainsi, les organes de pivotement 30 pourraient être fixés directement sur des organes du bâti, sans devoir faire appel à une pièce annulaire intermédiaire. Cette dernière facilite toutefois la mise en place du palier sur le bâti.

[0050] D’autres matériaux tels que le diamant pourraient également être utilisés pour fabriquer les organes de pivotement 30. Il faut simplement que le matériau choisi soit usinable par des procédés photo-lithographiques et qu’ils présentent de bonnes conditions tribologiques.

[0051] Afin d’obtenir, pour des chocs axiaux également, une réaction telle qu’illustrée sur la fig. 11, il est possible d’utiliser un palier tel qu’illustré sur la fig. 12, en ajoutant une plaque supplémentaire dont la portion centrale n’entre en contact avec la portion centrale de l’organe de pivotement qu’après que celui-ci s’est déplacé axialement. L’empilement ressemble à celui de la fig. 13, mais avec une plaque 301 munie d’un trou borgne, la plaque 301 ou 302 comportant un téton pour définir le point de liaison entre les deux plaques.

[0052] Il apparaît ainsi que les paliers décrits permettent d’obtenir une protection efficace contre les chocs et de bonnes conditions de travail dans un volume restreint.

Claims (10)

1. Palier amortisseur de chocs pour pièce d’horlogerie caractérisé en ce qu’il comporte un organe de pivotement (30; 301) comprenant au moins un bras élastique (30d; 301 d, 302d) et une portion centrale (30b; 301b) comportant un trou (30c; 301c) destiné à recevoir un pivot (24), formés d’une seule pièce dans une pastille en un matériau monocristallin.

2. Palier selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte, en outre une pièce annulaire (31, 40) formant logement, agencée pour être chassée dans un trou du bâti de la pièce d’horlogerie et pour recevoir et fixer les extrémités desdits bras (30d; 301 d, 302d).

3. Palier selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite pièce annulaire (40) présente une paroi en tronc de cône (42) contre laquelle l’organe de pivotement (30) vient prendre appui dans sa partie extérieure.

4. Palier selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte, en outre, des première (26) et deuxième (27) pièces annulaires agencées pour être chassées dans un trou du bâti (10, 12) de la pièce d’horlogerie ledit organe de pivotement (30) étant intercalé entre les deux pièces annulaires (26, 27).

5. Palier selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit organe de pivotement (30; 301) est en silicium.

6. Palier selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit trou de la portion centrale (30c; 301c) est borgne.

7. Palier selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l’organe de pivotement comprend deux plaques superposées (301, 302), l’une située du côté destiné à recevoir ledit pivot, l’autre située du côté opposé au côté destiné à recevoir ledit pivot, chacune munie de bras élastiques (301d, 302d) et d’une portion centrale (301b, 302b), la portion centrale (301 b) de la plaque située du côté destiné à recevoir ledit pivot (301) étant munie du trou (301c) pour recevoir ledit pivot et la plaque située du côté opposé au côté destiné à recevoir ledit pivot (302) formant un contre-pivot.

8. Palier selon l’une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que ledit organe de pivotement (30b) comprend une partie annulaire pleine (30a) et au moins deux bras élastiques (30d), les extrémités desdits bras étant solidaires de ladite partie annulaire pleine (30a), ladite partie annulaire pleine étant disposée dans ledit logement.

9. Palier selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend au moins deux bras élastiques (30d) et des portions élastiques (30e, 30f) à orientation annulaire, solidaires de l’extrémité desdits bras (30d).

10. Palier selon l’une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que lesdits bras élastiques (3d) présentent une structure en spirale.