Découvrez le fonctionnement d’une montre fonctionnant sans pile ni aucun élément électronique.
Si de nombreuses améliorations techniques et de matériaux ont eu lieu, le fonctionnement d’un mouvement mécanique n’a pas fondamentalement changé depuis le XIX siècle. Voyons cela en détail ! Une montre est composée de deux parties :
L’habillage, qui prend en compte :
- le bracelet
- le cadran
- les aiguilles
- le cercle d’emboîtage
Le mouvement, qui prend en compte :
- l’ébauche, composée de la platine, les pierres d’horlogerie, les ponts, les roues, les pignons, le remontoir, le lubrifiant
- le ressort de barillet
- l’échappement
- l’organe régulateur, composé du balancier, du ressort spiral et du système antichoc
La tige de remontoir, le balancier et l'échappement
Un garde-temps mécanique, contrairement à un garde-temps électronique, ne fonctionne pas avec l’énergie de la pile, mais avec la tige de remontoir que les hommes tournent pour “remonter leur montre”. Cette tige de remontoir arme un ressort en forme de S qui va emmagasiner l’énergie et qui va la retransmettre, petit à petit, au reste de la montre. Ce ressort se trouve dans une cage que nous appelons le tambour de barillet (aussi appelé roue dentée). Quand le ressort se désarme il fait tourner le tambour de barillet et la rotation du tambour de barillet permet la rotation de toutes les autres roues de la montre constituant le rouage. La vitesse de rotation des roues est régulée par le balancier.
Le balancier est l’outil de la montre qui est la base du temps. Il fait le va-et-vient en fonction de la vitesse de fonctionnement et transmet les informations à l’échappement, qui lui, entretient et gère le comptage. Ces informations sont ensuite transmises aux rouages multiplicatifs et finalement aux aiguilles.
L’échappement est l’une des parties les plus compliquées à réaliser à l’intérieur d’une montre mécanique. Il est destiné à transmettre l’énergie au balancier pour entretenir ses oscillations et son nombre d’alternances. L’énergie que l’échappement apporte doit compenser l’énergie perdue sous forme de frottement lors d’une demi-oscillation du balancier, c’est-à-dire une alternance du balancier. Le nombre d’alternance réalisé par le balancier durant une heure permet de déterminer la fréquence d’une montre.
Plus la fréquence d’une montre est élevée, plus le mouvement du balancier est précis. Une alternance est l’équivalent d’une moitié d’oscillation réalisée par le balancier. Ces oscillations produisent le tic-tac d’une montre.
Lors d’une alternance, le mouvement de l’échappement se décompose en trois phases:
La phase de dégagement
La roue d’échappement, au début du dégagement, est bloquée par la palette d’entrée, une des dents de la roue d’échappement est en contact avec le plan de repos. Puis, la cheville, liée au grand plateau solidaire du balancier, vient s’engager dans les cornes de l’ancre. Par l’inertie du balancier, la cheville fait pivoter l’ancre. La palette d’entrée, (c’est-à-dire celle de gauche) “monte”, alors que la palette de sortie (celle de droite) “descend”. La roue d’échappement est donc libérée. Le rouage peut tourner et le ressort se désarme.
La phase d'impulsion
Une dent de la roue d’échappement est en contact avec le plan d’impulsion de la palette d’entrée. Durant cette phase, le couple de la roue d’échappement est transmis à l’ancre par l’intermédiaire de la palette, puis au balancier via les cornes et la cheville. Ce qui veut dire que la palette “monte”, sous l’effort qui résulte de la rotation de l’ancre, pendant que la palette de sortie descend. Au bout de 35° de rotation, la palette d’entrée n’est plus en contact avec une dent de la roue d’échappement, l’énergie n’est dès lors plus transmissible. C’est donc la fin de la phase d’impulsion qui coïncide avec la troisième phase : la phase de chute.
La phase de chute
La dent de la roue n’étant plus en contact avec la palette d’entrée, la roue d’échappement peut alors tourner pendant que l’ancre vient en contact avec une goupille. La roue d’échappement tourne jusqu’à ce qu’une de ses dent entre en contact avec le plan de repos de la palette de sortie. Durant la chute, le balancier finit son alternance.
Pendant la durée des phases de dégagement et de chute le ressort de barillet ne se désarme pas. Ce qui veut dire que la roue d’échappement ne tourne pas, elle est bloquée, c’est ce qui permet à une montre de tenir 50 heures sans avoir besoin de réarmer le ressort.
Deux alternances du balancier constituent une oscillation durant laquelle la roue d’échappement tourne d’une dent. Le mouvement du balancier est alternatif, car son sens de rotation change à chaque alternance.
En général, le balancier a une fréquence de 4Hz, ce qui veut dire qu’il effectue quatre oscillations par seconde, soit huit alternances.
En résumé le balancier a un mouvement alternatif. La cheville située sur le grand plateau qui lui est solidaire, impose le mouvement de l’ancre et donc la rotation (ou la non rotation) de la roue d’échappement. Si la roue d’échappement est “autorisée” à tourner par l’ancre, alors le ressort de barillet se détend partiellement et fournit l’énergie à la roue d’échappement par l’intermédiaire du rouage. L’énergie de la roue d’échappement est transmise au balancier par l’ancre via les palettes.
Pourquoi une montre prend-elle du retard ?
Même la plus précise des montres mécaniques avance ou retarde de quelques secondes par jour. Nombreuses sont les causes qui nuisent à la précision d’une montre. Nous allons en développer trois.
La montre est sensible aux variations des grandeurs physiques qui caractérisent son environnement, tel que la température, la pression, l’humidité ou encore le champ magnétique. Par exemple une augmentation de température provoque une dilatation des matériaux constituant notamment les ressorts et le balancier. Ceci va donc modifier la raideur du ressort et l’inertie du balancier, ce qui va provoquer un changement de fréquence du mécanisme.
Les frottements, qui sont bien entendu inévitables, perturbent également la précision d’une montre. Il y a deux types de frottements, les frottements secs (contacts entre solides) et les visqueux (contacts entre fluides, comme l’air). Les frottements peuvent être modifiés par la détérioration des lubrifiants, l’usure des matériaux ou la corrosion.
Tous les cinq ans, minimum, il faudrait faire une révision (démonter, laver, remonter et huiler) de sa montre. Car sinon, les huiles sèchent ou des petites particules peuvent apparaître dû au frottement et peuvent s’interposer entre les dents, ce qui va provoquer un retard de la montre.
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