EP2677369B1

EP2677369B1 - Balancier haute fréquence pour pièce d'horlogerie

Info

Publication number: EP2677369B1
Application number: EP13184692.5A
Authority: EP
Inventors: Nicolas Georges Hayek; Marco Verardo; Jean-Philippe Rochat
Original assignee: Montres Breguet SA
Current assignee: Montres Breguet SA
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2015-01-14
Anticipated expiration: 2030-06-11
Also published as: EP2395402A1; EP2677369A1; EP2395402B1

Description

Domaine de l'invention

L'invention concerne un balancier pour pièce d'horlogerie, à réglage d'inertie pour ajuster sa fréquence d'oscillation, comportant un moyeu agencé pour coopérer avec un axe de balancier perpendiculaire à un plan de balancier, et une serge périphérique continue ou discontinue, reliée audit moyeu par au moins une surface de jonction, ledit balancier comportant encore au moins une masselotte d'inertie, ladite au moins une masselotte étant rapportée sur ladite serge dans un logement que comporte la périphérie de ladite serge pour sa réception, où:

ladite au moins une masselotte comporte des moyens de guidage de profil complémentaire à des moyens de guidage complémentaires que comporte ledit logement;
chaque dite au moins une masselotte comporte au moins deux parties réglables en translation l'une par rapport à l'autre dans un plan parallèle audit plan dudit balancier, et dont l'une desdites parties est immobile en translation par rapport à ladite serge,
chacune desdites parties de ladite au moins une masselotte est réalisée en un matériau qui est plus dense qu'un premier matériau constitutif de ladite serge.

L'invention comporte encore un balancier-spiral incorporant un tel balancier.
L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie incorporant un tel balancier-spiral ou un tel balancier.
L'invention concerne le domaine des organes réglants pour pièces d'horlogerie, et tout particulièrement le balancier ou le balancier-spiral.

Arrière-plan de l'invention

La précision des calibres dépend de la qualité de leur organe réglant, et l'obtention de fréquences d'oscillation très élevées, par exemple de 10 Hz, à comparer aux fréquences usuelles de 2,5 à 4 Hz, ne peut être obtenue qu'avec la conception d'organes réglants adaptés, en particulier en ce qui concerne le balancier.
En effet, l'énergie à fournir, sous forme de couple élastique du spiral, pour l'entretien de l'oscillation est proportionnelle au produit, d'une part de l'inertie du balancier autour de son axe de pivotement, par le carré de la fréquence d'autre part. Ainsi, par exemple, à énergie égale, le passage d'une fréquence de 4 Hz à 10 Hz entraîne environ la division par 6 de l'inertie. Pour une fréquence de 4 Hz, une inertie du balancier de 12 mg.cm² est considérée comme bonne, un tel balancier ayant classiquement un diamètre de 9 à 10 mm. Ainsi, un balancier pour une utilisation à 10 Hz doit avoir une inertie de faible valeur, notamment inférieure à 2 mg.cm².
Un balancier pour une utilisation à 10 Hz doit encore, pour un fonctionnement optimal, être de masse minimale, notamment inférieure à 30 mg, de façon à réduire les frottements dans les paliers, de façon à éviter les perturbations de l'isochronisme dans les différentes positions d'utilisation.
Tout en étant de masse et d'inertie faible, le balancier d'un oscillateur à haute fréquence doit, encore, permettre le réglage du balourd et un parfait équilibrage, statique comme dynamique, et sa construction doit autoriser des opérations de réglage ou/et d'ajustement. Il n'est donc pas possible d'utiliser les technologies classiques, ni même des solutions de balanciers allégés tels que des balanciers avec serge à rayons telle que décrite par le brevet FR 1275 357 au nom de Straumann, ou par le brevet FR 1 301 938 au nom de LIP. En effet, leur masse, même réduite, interdit d'obtenir une inertie aussi basse que souhaitée. De même, un balancier en titane selon le brevet EP 1 562 087 au nom de MONTRES BREGUET SA, conçu avec une serge et des bras en titane et des sections réduites, reste d'une masse et d'une inertie qui sont supérieures à ce qui est souhaité pour un fonctionnement optimal.
Le document GB 2 416 408 A au nom de G. Levingston divulgue un balancier non magnétique comportant des composants de deux matériaux différents et de coefficients de dilatation différents, agencés de telle façon que le moment d'inertie du balancier décroisse quand la température augmente. Ce balancier comporte des masselottes en deux parties réglables en translation l'une par rapport à l'autre, et notamment dans un plan parallèle ou confondu avec celui de la serge.
Le document CH 16 676 au nom de H. Sandoz décrit un balancier à moment d'inertie réglable au moyen de contrepoids mobiles par rapport à son centre, soit par des leviers réglables en appui par vis, soit par masses taraudées mobiles sur des tiges filetées.

Résumé de l'invention

Il est également recherché un facteur de qualité de l'ordre de 500, donc nettement supérieur à ceux des oscillateurs traditionnels où il est voisin de 220 à 280 pour des montres de bonne qualité. Un tel facteur de qualité ne peut s'obtenir que par la conjugaison d'un spiral silicium et d'un balancier remplissant les conditions ci-dessus. L'obtention d'un facteur de qualité élevé, conjuguée à des possibilités de réglage et d'ajustement, doivent, encore, permettre l'élimination de la raquetterie.
Naturellement, la masse de l'ensemble étant limitée, le nombre de composants le plus réduit possible est à privilégier.
La démarche inventive a consisté à créer les conditions d'une structure de balancier, incluant le moyeu, la serge, et les liaisons entre ces deux composants la plus légère possible, en éloignant au maximum du moyeu des masses de densité si possible supérieure à celle de cette structure.
A cet effet l'invention concerne un balancier pour pièce d'horlogerie, à réglage d'inertie pour ajuster sa fréquence d'oscillation, comportant un moyeu agencé pour coopérer avec un axe de balancier perpendiculaire à un plan de balancier, et une serge périphérique continue ou discontinue, reliée audit moyeu par au moins une surface de jonction, ledit balancier comportant encore au moins une masselotte d'inertie, ladite au moins une masselotte étant rapportée sur ladite serge dans un logement que comporte la périphérie de ladite serge pour sa réception, où:

ladite au moins une masselotte comporte des moyens de guidage de profil complémentaire à des moyens de guidage complémentaires que comporte ledit logement;
chaque dite au moins une masselotte comporte au moins deux parties réglables en translation l'une par rapport à l'autre dans un plan parallèle audit plan dudit balancier, et dont l'une desdites parties est immobile en translation par rapport à ladite serge,
chacune desdites parties de ladite au moins une masselotte est réalisée en un matériau qui est plus dense qu'un premier matériau constitutif de ladite serge,

Selon une caractéristique de l'invention, ladite au moins une masselotte comporte une première partie comportant lesdits moyens de guidage, et une deuxième partie constituée par une vis réglante, dont un filetage, ou respectivement un taraudage, coopère avec un taraudage, respectivement un filetage, que comporte ladite première partie, et dont ledit filetage, ou respectivement ledit taraudage, ne coopère pas avec ladite serge ni avec ladite surface de jonction.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite serge est réalisée de façon monobloc avec ladite surface de jonction et ledit moyeu dans un matériau micro-usinable ou en silicium ou en liga ou en quartz.
Selon une autre caractéristique de l'invention, chacune desdites parties de ladite au moins une masselotte est réalisée en un matériau, qui est un métal lourd ou du bronze au béryllium ou de l'or ou du platine ou du tantale ou du molybdène, ou un de leurs alliages.
L'invention comporte encore un balancier-spiral incorporant au moins un tel balancier.
L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie incorporant au moins un tel balancier-spiral ou au moins un tel balancier.
L'emploi préféré du silicium permet d'obtenir une structure de balancier à la fois très légère et très rigide, qui peut être alvéolée dans la zone de jonction entre le moyeu et la serge. Le report en périphérie de masselottes équipées de vis est favorable à l'obtention d'une inertie correctement dimensionnée malgré la très faible masse totale du balancier. Les fonctionnalités de réglage et d'équilibrage sont assurées et facilitées. Le choix d'un couple de matériaux particulier, à savoir CuBe pour une première partie de masselotte dite plot insérée dans un logement de la serge, et alliage d'or pour la vis réglante vissée dans ce plot permet d'assurer, malgré le très petit dimensionnement de cette vis, un couple de serrage assurant son maintien, sans risque de casse.
Un tel balancier est parfaitement approprié pour un bon fonctionnement à la fréquence de 10 Hz, et même davantage, puisque son dimensionnement en diamètre, dans l'exemple qui suit d'une réalisation préférée, est supérieur ou égal au diamètre usuel d'un balancier. Il est donc envisageable de réduire son diamètre, et donc de réduire encore sa masse et son inertie, pour des fréquences supérieures à 10 Hz.

Description sommaire des dessins

D'autres avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, en référence aux figures annexées où :

la figure 1 représente, de façon schématisée et en perspective, une première variante d'un balancier selon un exemple ne faisant pas partie de l'invention revendiquée;
la figure 2 représente, de façon analogue à la figure 1, une deuxième variante selon un exemple ne faisant pas partie de l'invention revendiquée,
la figure 3 représente, de façon schématisée et en perspective, un détail de la figure 2 mettant en évidence une masselotte d'inertie ;
la figure 4 représente, de façon analogue à la figure 1, une troisième variante selon un exemple ne faisant pas partie de l'invention revendiquée,
la figure 5 représente, de façon analogue à la figure 3, un détail de la figure 4;
la figure 6 représente, de façon schématisée et en vue de face, la deuxième variante objet de la figure 2 ;
la figure 7 représente, de façon schématisée, une section selon le plan AA de la figure 6 ;
la figure 8 représente, de façon schématisée, une section selon le plan BB de la figure 6 ;
la figure 9 représente, de façon schématisée et en vue de face, la troisième variante objet de la figure 4 ;
la figure 10 représente, de façon schématisée, une section selon le plan AA de la figure 9 ;
la figure 11 représente, de façon schématisée, une section selon le plan BB de la figure 9 ;
la figure 12 représente, de façon schématisée et en section dans un plan médian, un détail d'une réalisation particulière de l'invention ;
la figure 13 représente, de façon analogue à la figure 12, un détail d'une autre réalisation particulière de l'invention ;
la figure 14 représente, de façon schématisée, partielle et en vue de face, un détail d'un balancier selon un exemple ne faisant pas partie de l'invention revendiquée comportant une zone de jonction ajourée entre le moyeu et la serge.

Description détaillée des modes de réalisation préférés

L'invention concerne le domaine des organes réglants pour pièces d'horlogerie, et tout particulièrement le balancier ou le balancier-spiral.
L'invention est tout particulièrement orientée vers la production de balanciers pour de hautes fréquences d'oscillation, 10 Hz ou davantage.
Trois variantes de réalisation, nullement limitatives, sont représentées sur les figures.
L'invention concerne un balancier 1 pour pièce d'horlogerie, à réglage d'inertie pour ajuster sa fréquence d'oscillation, comportant un moyeu 2 agencé pour coopérer avec un axe de balancier 3 perpendiculaire à un plan de balancier 4, et une serge périphérique 5 continue ou discontinue. Cette serge 5 peut en effet être discontinue dans le cadre d'une recherche d'allégement. Les exemples de réalisation des figures montrent une serge continue, qui offre l'avantage d'une bonne rigidité et d'un bon aérodynamisme, et qui limite les flexions localisées en prévenant tout gauchissement du balancier.
Cette serge 5 est reliée au moyeu 2 par au moins une surface de jonction 6, qui peut être constituée par une surface continue tel un disque ajouré ou non, ou par un ou plusieurs bras 22. La confection d'une surface de jonction 6 ajourée, notamment avec des découpes, traversantes ou non, entre des longerons assurant une bonne triangulation, permet de réduire encore la masse du balancier.
La figure 14 montre un exemple de réalisation ne faisant pas partie de l'invention revendiquée avec un bras 22 comportant une telle structure ajourée, de façon mixte, avec, séparées par des nervures 30, des poches 29 traversantes sur toute l'épaisseur de la surface de jonction 6, notamment du bras 22, ou/et des poches 31 borgnes, non traversantes, sur une partie seulement de l'épaisseur de la surface de jonction 6, notamment du bras 22, par exemple un tiers, chacune séparée d'une autre poche borgne similaire située sur l'autre face du bras 22 par une toile d'épaisseur comparable. La bonne triangulation effectuée permet une économie de masse sensible, un calcul classique par éléments finis permet de déterminer les longerons 30 qui sont essentiels à la tenue mécanique et à la résistance au vrillage. Bien évidemment, la partie annulaire de la serge 5 peut également être ajourée de façon similaire. Il en est de même s'il est préféré une surface de jonction 6 continue telle qu'un disque ou similaire.
Ce balancier 1 comporte encore au moins une masselotte d'inertie 7. Une telle masselotte 7 est rapportée sur, ou dans, la serge 5 dans un logement 8 que comporte la périphérie de la serge 5 pour sa réception.
Selon l'invention :

cette masselotte 7 comporte des moyens de guidage 9, de profil complémentaire à des moyens de guidage complémentaires 9A que comporte le logement 8 avec lequel coopère cette masselotte 7;
chaque telle masselotte 7 comporte au moins deux parties 10, 11, qui sont réglables en translation l'une par rapport à l'autre dans un plan parallèle au plan 4 dudit balancier 1, et dont l'une de ces parties 10 ; 11, est immobile en translation par rapport à la serge 5 ;
chacune de ces parties 10, 11 d'une telle masselotte 7 est réalisée en un matériau qui est plus dense qu'un premier matériau constitutif de la serge 5.

Une telle masselotte 7 comporte ainsi une première partie 10 comportant les moyens de guidage 9 et dite plot, et une deuxième partie 11 constituée de préférence par une vis réglante 12, dont un filetage, ou respectivement un taraudage, coopère avec un taraudage, respectivement un filetage, que comporte la première partie 10, et dont le filetage, ou respectivement le taraudage, est à distance de la serge 5 ou de la surface de jonction 6.
Dans un premier exemple, tel que visible notamment sur la première variante de la figure 1 et sur la deuxième variante de la figure 2, les moyens de guidage 9 et les moyens de guidage complémentaires 9A sont linéaires.
Dans un deuxième exemple, tel que visible notamment sur la troisième variante de la figure 4, les moyens de guidage 9 et les moyens de guidage complémentaires 9A sont circulaires.
De façon préférée, cette masselotte 7 est maintenue dans son logement 8 par des moyens de maintien 13. Ces derniers peuvent être de différentes natures, notamment :

moyens de maintien géométriques agencés pour interdire l'extraction de cette masselotte 7 de son logement 8, tel que visible sur la deuxième variante de réalisation de la figure 2 ;
moyens de maintien à demeure réalisés par chassage ou collage ou brasage ou soudage ; en cas de collage un jeu d'environ 10 microns est à prévoir pour ajuster au mieux la quantité de colle et permettre une prise correcte ;
selon l'invention, il s'agit de moyens de maintien élastique agencés pour autoriser l'introduction de cette masselotte 7 dans son logement 8 et pour interdire son extraction, tel que visible sur les figures 12 ou 13.

De préférence, quand les moyens de maintien 13 sont constitués par des moyens de maintien élastique, ceux-ci sont constitués par des moyens de clipage 14 que comporte cette masselotte 7, et qui sont agencés pour coopérer de façon élastique avec des moyens de clipage complémentaire 14A que comporte la serge 5.
Préférentiellement, l'assemblage par clipage est irréversible.
Dans les modes de réalisation représentés aux figures 12 et 13, les moyens de maintien élastique sont constitués par au moins une lèvre élastique 15 que comporte cette masselotte 7 ou le logement 8. Cette lèvre élastique 15 est agencée pour fléchir dans une position de compression pendant une première course d'introduction de la masselotte 7 dans le logement 8 et autoriser cette introduction, et pour se détendre dans une position de détente dans un embrèvement 16 que comporte respectivement le logement 8 ou la masselotte 7, dans une position de service ou bien dans une deuxième course réglante de cette masselotte 7, cette deuxième course réglante faisant suite à la première course d'introduction. Cette lèvre élastique 15 comporte une surface d'arrêt 17 agencée pour venir en butée, quand la lèvre 15 est dans cette position de détente, avec une surface d'arrêt complémentaire 17A disposée en retour que comporte le logement 8 ou la masselotte 7.
Dans certains exemples, comme la première variante de la figure 1, ou la troisième variante de la figure 4, le vissage ou le dévissage de la vis réglante 12 rapproche ou éloigne, ou inversement, une extrémité de cette vis réglante 12 de la serge 5, la première partie 10 ou plot de la masselotte 7 étant immobile en translation. Dans cette version, le plot a pour fonction principale le support de la vis réglante 12, et peut donc être réduit à sa plus simple expression d'insert porte-vis.
Dans d'autres exemples, comme la deuxième variante de la figure 2, le vissage ou le dévissage de la vis réglante 12 rapproche ou éloigne, ou inversement, une extrémité de cette masselotte 7 porteuse de cette vis 12, en particulier le plot 10 porteur de la vis 12, de la serge 5, cette vis réglante 12 étant immobile en translation. Dans cet exemple de réalisation, tel que visible sur les figures 3, 7 et 8, la vis réglante 12 comporte un épaulement 18, respectivement une gorge, agencée pour coopérer de façon complémentaire avec une gorge 19, respectivement un épaulement, que comporte la serge 5.
De préférence, quand ce plot 10 est mobile, comme la deuxième variante de la figure 2, le balancier 1 comporte des moyens de dégagement borgnes 20 du côté du moyeu 2. Ces moyens de dégagement 20 sont agencés pour permettre l'insertion de cette masselotte 7 vers le moyeu 2, puis la mise en position de la vis réglante 12, ou des vis réglantes 12 s'il y en a plusieurs, par coopération entre l'épaulement 18 et la gorge 19. Cette vis réglante 12 est alors plus éloignée du moyeu 2 que la masselotte 7 avec laquelle elle constitue un ensemble imperdable quand elles sont liées par un filetage, respectivement taraudage de l'une, coopérant avec un taraudage, respectivement un filetage de l'autre.
Dans cette même deuxième variante de la figure 2, le plot 10 comporte un profil en H agencé pour coopérer avec une encoche droite 21 que comporte la serge 5.
Dans une version particulière, telle que représentée sur les figures 2 et 6, et nullement limitative, cette encoche 21 est radiale par rapport au moyeu 2.
Dans le deuxième exemple, tel que visible notamment sur la troisième variante de la figure 4, le plot 10 comporte un profil cylindrique agencé pour coopérer avec un alésage cylindrique du logement 8 de ladite serge 5. Dans une variante qui ne fait pas partie de l'invention revendiquée et non représentée sur les figures, le plot 10 comporte un profil avec une denture extérieure droite, qui est agencé pour coopérer avec une denture intérieure droite que comporte le logement 8 de la serge 5.
De façon préférée, tel que visible sur les figures, la vis réglante 12 est radiale par rapport au moyeu 2.
Dans une variante non représentée sur les figures, la masselotte 7 comporte au moins deux vis réglantes d'inertie 12.
De préférence, et tel qu'illustré par les figures, le balancier 1 comporte au moins deux masselottes 7A, 7B, chacune rapportée sur la serge 5 dans un logement 8A, 8B, que comporte la périphérie de la serge 5 pour sa réception. Ces masselottes 7A, 7B comportent chacune des moyens de guidage de profil complémentaire à des moyens de guidage complémentaires que comporte le logement 8A, 8B, et comportent chacune au moins deux parties 10, 11 réglables en translation l'une par rapport à l'autre dans un plan parallèle au plan 4 du balancier 1, et chacune de ces parties 10, 11 de chacune de ces masselottes 7A, 7B, est réalisée en un matériau qui est plus dense qu'un premier matériau constitutif de la serge 5.
De préférence ces masselottes 7A, 7B, sont symétriques deux à deux par rapport à un plan passant par le moyeu 2 et l'axe de balancier 3.
De préférence ces masselottes 7A, 7B, sont symétriques deux à deux par rapport audit moyeu 2.
Dans une exécution préférée, tel que visible sur les figures, les masselottes 7 sont au nombre de quatre, disposées selon deux axes perpendiculaires passant par le moyeu 2 et dans le plan 4 du balancier. Les 4 vis réglantes 12 associées permettent toutes les possibilités angulaires de création de balourd. Le cas où plusieurs vis réglantes sont embarquées sur un même plot donne encore plus de latitude de réglage.
Dans une exécution particulière, correspondant notamment mais non limitativement à la deuxième variante de la figure 2, la première partie de masselotte 10 dite plot est indéformable.
Afin de limiter la traînée aérodynamique, chaque masselotte 7, et en particulier chaque partie mobile 11 de masselotte ou vis réglante 12, est en retrait d'un cercle circonscrit à la serge 5, dans toute position relative des parties qui constituent cette masselotte.
A de fins d'allégement supplémentaire, la serge 5 peut comporter une ou plusieurs découpes 23, périphériques comme sur la figure 4, ou bien sur la partie intérieure de la serge 5 dans une autre exécution non représentée sur les figures.
Dans une exécution préférée, tel que visible sur les figures, la surface de jonction est constituée d'au moins un bras 22. Grâce à l'emploi d'une technologie silicium, un tel bras peut adopter tout profil, notamment courbe, ou autre. Il peut aussi comporter des allègements, traversants ou non, par exemple sous forme de poches triangulaires, qui assurent la rigidité tout en autorisant une perte de poids conséquente. Les figures représentent des versions à nombre pair de bras diamétralement opposés deux à deux.
Dans la première variante de la figure 1, ces bras 22 sont alternés avec les masselottes 7, la périphérie de la serge 5 comporte une alternance de surfaces qui sont toutes rigides : surfaces de jonction 24 en forme de Té entre bras 22 et serge 5 d'une part, et surfaces d'appui renforcées 25 comportant les logements 8 pour recevoir les masselottes 7 d'autre part.
Dans un autre type d'exécution, une masselotte 7 est implantée dans l'alignement de certains bras 22, ou même dans l'alignement de chaque bras 22, comme dans la deuxième variante de la figure 2, ou la troisième variante de la figure 4, et la zone de jonction renforcée des bras 22 à la serge 5 peut comporter une encoche 21, qui est fonctionnelle ou bien qui constitue un allègement.
Il faut pouvoir commodément ajuster le balourd d'une part, et corriger l'inertie d'autre part, et surtout ajuster très précisément la fréquence de l'oscillateur.
L'équilibrage d'un balancier est une opération importante, pour laquelle on recherche une précision élevée d'équilibrage, de l'ordre du microgramme x cm.
Avantageusement, chaque masselotte 7 est profilée d'une façon particulière, de façon à permettre, séparément ou à la fois :

un équilibrage facilité par l'existence d'au moins une surface plane, qui est constituée, soit par une surface plane dite parallèle 26, qui est parallèle au plan de balancier 4, soit par une surface plane de bout 27 qui est perpendiculaire au plan de balancier 4 et à une radiale issue de l'axe de balancier 3. Une même masselotte 7 peut comporter à la fois une ou plusieurs surfaces parallèles 26, et une ou plusieurs surfaces de bout 27, notamment, tel que visible sur les figures, une surface de bout sur la première partie 10 ou le plot, et une surface de bout 27 sur la deuxième partie 11 ou la vis réglante 12. Il est alors aisé de réaliser l'équilibrage par fraisage ou gravure ou autre sur l'une de ces surfaces 26 ou/et 27, ou encore par apport de matière, notamment par brasage, soudage ou plasma si le plot 10 ou/et la vis réglante 12 est métallique ;
une traînée aérodynamique réduite, la masselotte 7 comportant alors, dans toute section perpendiculaire au plan 4 de balancier et à un plan passant par l'axe de balancier 3, un profil aérodynamique 28 rayonné ou/et pentu pour réduire son frottement dans l'air.

De façon préférée, toutes les masselottes que comporte le balancier 1 sont des masselottes 7 en deux parties 10 et 11 telles que décrites ci-dessus.
De façon préférée et propre à l'invention, la serge 5 est réalisée de façon monobloc avec la surface de jonction 6 et le moyeu 2 dans du silicium de préférence, ou un matériau micro-usinable, ou en quartz, ou selon le procédé LIGA.
L'emploi du silicium permet un dimensionnement en diamètre sensiblement supérieur à ce que l'on aurait, à inertie semblable, avec un balancier de facture traditionnelle. Ici, les balanciers des trois variantes présentées ont un diamètre de l'ordre de 7 mm.
Le choix du silicium, en particulier, autorise la réalisation, dans la serge, de moyens de maintien élastique des masselottes 7, notamment sous forme de lèvre élastique 15. De la même façon, des moyens d'arrêt sous forme de cliquets peuvent être combinés à de telles lames ou à des ressorts réalisés dans la serge en silicium.
Ce choix du silicium ou du liga permet, par l'excellente résolution lors du façonnage, d'assurer une géométrie très précise de la serge 5, et ainsi d'éviter tous les jeux générateurs de vibrations et préjudiciables au bon fonctionnement de l'oscillateur.
Le choix du silicium permet de surcroît d'insérer au balancier des gravures, des décors, et d'effectuer une structuration de surface.
De façon préférée, chacune des parties 10,11, de chaque masselotte 7 est réalisée en un matériau, qui est un métal lourd, ou du bronze au béryllium, ou de l'or ou du platine ou du tantale ou du molybdène, ou un de leurs oxydes ou de leurs nitrures, ou un de leurs alliages, ou un des complexes développés sur leurs bases.
De façon préférée, quand la deuxième partie 11 est une vis réglante 12, il est nécessaire de concilier le très faible diamètre de la partie filetée, typiquement compris entre 0,20 et 0,30 mm environ, avec un couple de vissage/dévissage qui permette d'assurer son bon maintien dans le plot 10, ce couple étant notamment choisi entre 0,3 et 1,8 N.mm. Il faut alors disposer d'un couple de matériaux pour le plot 10 et la vis réglante 12, qui assure à la fois la tenue de la vis 12 sans dévissage, et qui interdise sa rupture à la valeur maximale du couple. Dans une réalisation préférée, ce couple de matériaux est constitué par du bronze au béryllium de type CuBe d'une part, et d'un alliage d'or, au moins de 14 carats, d'autre part. De préférence le plot 10 est en bronze au béryllium de type CuBe et la vis réglante 12 est réalisée en alliage d'or.
Enfin, pour une utilisation optimale, et pour augmenter encore le facteur de qualité, il convient de diminuer les frottements au niveau du pivot de ce balancier. Précisément, la masse et l'inertie réduite du balancier selon l'invention autorisent la confection d'un pivot de diamètre inférieur de 30 à 40% par rapport aux pivots usuels, ce qui a une très grande influence sur le niveau des frottements. Les trois variantes présentées sont conjuguées à un pivot d'un diamètre de 0.05 mm environ.
A titre d'exemple, pour un balancier 1 d'un diamètre d'environ 7 mm et d'épaisseur de serge d'environ 0,20 mm, comportant une serge monobloc en silicium, et 4 plots 10 en CuBe ou en alliage d'or ainsi que 4 vis réglantes 12 en alliage d'or, les masses et inerties par rapport à l'axe de balancier 3, pour les trois variantes de réalisation représentées sur les figures sont les suivantes :

Masse serge 6,8 à 11,3 mg
Inertie serge 0,41 à 0,92 mg.cm²
Masse plots 3,1 à 17,2 mg
Inertie plots 0,24 à 1,13 mg.cm²
Masse vis 2,4 à 6,2 mg
Inertie vis 0,23 à 0,64 mg.cm²
Masse ensemble 20,6 à 26,9 mg
Inertie ensemble 1,80 à 1,81 mg.cm²

On notera, encore, que, selon l'invention, le balourd des masselottes 7 se décompose entre une partie de balourd qui est fixe, et une partie du balourd qui est mobile et fait office de réglage. Ainsi, dans la deuxième variante de la figure 2, les plots 10 constituent la partie réglante du balourd, et les vis 12 sont fixes en translation et constituent la partie fixe du balourd. Dans la troisième variante de la figure 4, c'est l'inverse : les plots 10 constituent la partie fixe du balourd, et les vis 12 en constituent la partie réglante.
De préférence, pour une inertie donnée, la partie réglante est toujours de la même valeur. Dans les exemples ci-dessus, l'inertie de la partie réglante est voisine de 0,25 mg.cm².
Le facteur de qualité mesuré est voisin de 500 pour les trois variantes. Ce facteur de qualité est obtenu par la conjugaison d'un spiral silicium et d'un balancier selon l'invention.
La conjugaison entre d'une part ce facteur de qualité élevé, et d'autre part les possibilités de réglage et d'ajustement offertes par les plots 10 et les vis réglantes 12, qui, outre leurs fonctions de réglage propre, remplissent une fonction nouvelle, qui est de servir de plate-forme d'usinage pour rajouter ou enlever de la matière dans les opérations d'ajustement d'équilibrage et de réglage de fréquence, permet l'élimination de la raquetterie.
Les buts que se proposait d'atteindre l'invention sont parfaitement atteints avec de telles valeurs. En particulier, un tel balancier avec une inertie inférieure à 2 mg.cm², ici de1,80 à 1,81 mg.cm², est tout à fait approprié pour une utilisation à 10 Hz ou davantage.
Les possibilités de réglage et d'équilibrage sont de surcroît excellentes.
Le réglage et l'ajustement du balancier sont très précis, et permettent au balancier d'être utilisé dans un oscillateur à haute fréquence, 10 Hz ou davantage.
La conception du balancier autorise un ajustement très précis de la fréquence d'oscillation du balancier-spiral dans lequel il est intégré.
L'invention comporte encore un balancier-spiral incorporant au moins un tel balancier 1 selon l'invention.
L'invention concerne encore une pièce d'horlogerie incorporant au moins un tel balancier-spiral ou au moins un tel balancier 1.

Claims

Balancier (1) pour pièce d'horlogerie, à réglage d'inertie pour ajuster sa fréquence d'oscillation, comportant un moyeu (2) agencé pour coopérer avec un axe de balancier (3) perpendiculaire à un plan de balancier (4), et une serge périphérique (5) continue ou discontinue, reliée audit moyeu (2) par au moins une surface de jonction (6), ledit balancier (1) comportant encore au moins une masselotte d'inertie (7), ladite au moins une masselotte (7) étant rapportée sur ladite serge (5) dans un logement (8) que comporte la périphérie de ladite serge (5) pour sa réception, et où :
- ladite au moins une masselotte (7) comporte des moyens de guidage (9) de profil complémentaire à des moyens de guidage complémentaires (9A) que comporte ledit logement (8);

- chaque dite au moins une masselotte (7) comporte au moins deux parties (10, 11), réglables en translation l'une par rapport à l'autre dans un plan parallèle audit plan (4) dudit balancier (1), et dont l'une desdites parties (10 ; 11) est immobile en translation par rapport à ladite serge (5) ;

- chacune desdites parties (10, 11) de ladite au moins une masselotte (7) est réalisée en un matériau qui est plus dense qu'un premier matériau constitutif de ladite serge (5),
caractérisé en ce que ladite au moins une masselotte (7) est maintenue dans ledit logement (8) par des moyens de maintien (13) qui sont des moyens de maintien élastique agencés pour autoriser l'introduction de ladite au moins une masselotte (7) dans ledit logement (8) et pour interdire son extraction.
Balancier (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de maintien élastique sont constitués par des moyens de clipage (14) que comporte ladite au moins une masselotte (7), et qui sont agencés pour coopérer de façon élastique avec des moyens de clipage complémentaire (14A) que comporte ladite serge (5), lesdits moyens de clipage (14) étant constitués par au moins une lèvre élastique (15) que comporte ladite au moins une masselotte (7), ladite au moins une lèvre élastique (15) étant agencée pour fléchir dans une position de compression pendant une première course d'introduction de ladite au moins une masselotte (7) dans ledit logement (8) et autoriser ladite introduction, et pour se détendre dans une position de détente dans un embrèvement (16) que comporte ledit logement (8) et constituant lesdits moyens de clipage complémentaire (14A), dans une position de service ou bien dans une deuxième course réglante de ladite au moins une masselotte (7), ladite deuxième course réglante faisant suite à ladite première course d'introduction, ladite au moins une lèvre élastique (15) comportant une surface d'arrêt (17) dans ladite position de détente agencée pour venir en butée avec une surface d'arrêt complémentaire (17A) disposée en retour que comporte ledit logement (8).
Balancier (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de maintien élastique sont constitués par des moyens de clipage (14) que comporte ladite au moins une masselotte (7), et qui sont agencés pour coopérer de façon élastique avec des moyens de clipage complémentaire (14A) que comporte ladite serge (5), lesdits moyens de clipage (14) étant constitués par au moins une lèvre élastique (15) que comporte ledit logement (8), ladite au moins une lèvre élastique (15) étant agencée pour fléchir dans une position de compression pendant une première course d'introduction de ladite au moins une masselotte (7) dans ledit logement (8) et autoriser ladite introduction, et pour se détendre dans une position de détente dans un embrèvement (16) que comporte ladite au moins une masselotte (7) et constituant lesdits moyens de clipage complémentaire (14A), dans une position de service ou bien dans une deuxième course réglante de ladite au moins une masselotte (7), ladite deuxième course réglante faisant suite à ladite première course d'introduction, ladite au moins une lèvre élastique (15) comportant une surface d'arrêt (17) dans ladite position de détente agencée pour venir en butée avec une surface d'arrêt complémentaire (17A) disposée en retour que ladite au moins une masselotte (7).
Balancier (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite au moins une masselotte (7) comporte une première partie (10) comportant lesdits moyens de guidage (9), et une deuxième partie (11) constituée par une vis réglante (12), dont un filetage, ou respectivement un taraudage, coopère avec un taraudage, respectivement un filetage, que comporte ladite première partie (10), et dont ledit filetage, ou respectivement ledit taraudage, est à distance de ladite serge (5) ou de ladite surface de jonction (6).
Balancier (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le vissage ou le dévissage de ladite vis réglante (12) rapproche ou éloigne, ou inversement, une extrémité de ladite vis (12) de ladite serge (5), ladite première partie (10) étant immobile en translation.
Balancier (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite au moins une masselotte (7) comporte au moins deux vis réglantes d'inertie (12).
Balancier (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux masselottes (7A, 7B), chacune rapportée sur ladite serge (5) dans un logement (8A, 8B), que comporte la périphérie de ladite serge (5) pour sa réception, comportant chacune des moyens de guidage de profil complémentaire à des moyens de guidage complémentaires que comporte ledit logement (8A, 8B), comportant chacune au moins deux parties (10, 11) réglables en translation l'une par rapport à l'autre dans un plan parallèle audit plan (4) dudit balancier (1), et chacune desdites parties (10, 11) de chacune desdites masselottes (7A, 7B), étant réalisée en un matériau qui est plus dense qu'un premier matériau constitutif de ladite serge (5).
Balancier (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdites masselottes (7A, 7B), sont symétriques deux à deux par rapport à un plan passant par ledit moyeu (2) et ledit axe de balancier (3), ou/et sont symétriques deux à deux par rapport audit moyeu (2).
Balancier (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque dite masselotte (7) comporte au moins une surface plane constituée, ou d'une surface parallèle (26) parallèle audit plan de balancier (4), ou d'une surface de bout (27) perpendiculaire audit plan de balancier (4) et à une radiale issue dudit axe de balancier (3), ladite surface plane étant agencée apte à servir de plate-forme d'usinage pour rajouter ou enlever de la matière dans des opérations d'ajustement d'équilibrage et de réglage de fréquence, et ladite masselotte (7) comporte, dans toute section perpendiculaire audit plan (4) de balancier et à un plan passant par ledit axe de balancier (3), un profil aérodynamique (28) rayonné ou/et pentu pour réduire son frottement dans l'air.
Balancier (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite surface de jonction (6) est ajourée, et comporte, séparées par des nervures (30), des poches (29) traversantes sur toute l'épaisseur de ladite surface de jonction (6), ou/et des poches (31) borgnes, non traversantes, sur une partie seulement de l'épaisseur de ladite surface de jonction (6).
Balancier (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite serge (5) est réalisée de façon monobloc avec ladite surface de jonction (6) et ledit moyeu (2) en silicium ou dans un matériau micro-usinable ou en quartz ou selon le procédé LIGA.
Balancier (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacune desdites parties de ladite au moins une masselotte (7) est réalisée en un matériau, qui est un métal lourd ou du bronze au béryllium ou de l'or ou du platine ou du tantale ou du molybdène ou un de leurs oxydes ou de leurs nitrures, ou un de leurs alliages, ou un des complexes développés sur leurs bases.
Balancier-spiral incorporant au moins un balancier (1) selon l'une des revendications précédentes.
Pièce d'horlogerie incorporant au moins un balancier-spiral selon la revendication précédente, ou au moins un balancier (1) selon l'une des revendications 1 à 12.