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Thérapie de couple

Thérapie de couple

Auteur: David Chokron

Chaîne, fusée et barillet, A. Lange & Söhne utilise fréquemment cette boîte de vitesse dans ses modèles Pour le Mérite

La recherche d’une force constante connaît un regain d’intérêt. Parmi les solutions d’amélioration de la précision de marche, celle-ci compte pas moins de cinq nouveautés en près d’un an. Elles nous ramènent aux origines de l’horlogerie, à ses fondements même. Tout commence par une courbe, celle du désarmage du barillet. La force qui alimente le mouvement d’une montre n’a rien de régulier. Un ressort moteur remonté à fond donne pendant quelques heures une énergie très forte, avant de se stabiliser pendant l’essentiel de son désarmage. Puis, vers les deux tiers de sa durée de marche, son énergie décroit, s’effondre puis s’éteint. Or le fonctionnement d’un mouvement mécanique repose sur l’isochronisme de son balancier. Il stipule qu’en théorie, un ensemble balancier-spiral oscille toujours avec la même période. Mais il y a loin de la coupe aux lèvres. Pour parcourir le même trajet (amplitude) dans le même temps (période), le balancier a besoin que rien ne change, surtout pas l’énergie qu’il reçoit. 

Pour lui fournir une force constante, il existe trois solutions. La première compense la variation de la puissance du barillet à l’aide d’une fusée. La seconde constitue un stock intermédiaire d’énergie avec un remontoir. La dernière égalise cette force à même l’échappement.
La problématique ne date pas d’hier. Les savants de l’antiquité qui observaient le fonctionnement des clepsydres constataient que les liquides s’écoulaient d’autant plus vite que la pression était élevée dans les réservoirs. Très tôt, ils ont installé des réservoirs intermédiaires pour l’égaliser. Au Moyen Age, le balancier n’a même pas encore été inventé que la question du couple est déjà déterminante dans la précision de marche des horloges. Mais la métallurgie d’alors était tellement rudimentaire qu’il était indispensable de compenser la faiblesse de rendement et de fiabilité des ressorts moteurs par des procédés ingénieux.

Boîte de vitesses
«Le système chaîne et fusée consiste à compenser la perte de puissance par l’augmentation du couple», résume Romain Gauthier. Le couple est cette valeur un peu abstraite qui décrit l’effet de levier d’une force, la manière dont elle s’applique à un rouage. Il met les éléments en rotation et peut être augmenté ou diminué par le jeu d’engrenages. Le premier spécimen de fusée semble remonter à 1430, dans l’horloge de Philippe Le Bon. Cette invention va perdurer et accompagner les développements de l’horlogerie. Elle sera rapidement couplée à une chaîne métallique. Rigide, mal lubrifiée, celle-ci sera toujours plus fiable qu’un boyau à l’élasticité incontrôlable. L’ensemble agit comme une boîte de vitesses dont la démultiplication change en continu. Quand le barillet est plein, la chaîne embraie sur la partie étroite de la fusée en forme de cône. A la fin, quand la force est faible, elle embraie sur le plus grand diamètre et le couple est préservé, à la source. C’est la solution de force constante la plus classique, la plus facile à concevoir, mais sa fabrication se révèle ardue. En effet, les maillons de la chaîne mesurent un demi-millimètre d’épaisseur. Breguet et Cabestan s’en servent depuis des années. Même Zenith s’y est mis, et sous-traite sa fabrication à un orfèvre en la matière indépendant, Vianney Halter.
Il faut cependant noter qu’avec un bon ressort de barillet, la courbe de désarmage est stable sur une longue plage. Cela signifie que la majeure partie de la fusée n’a pas de raison d’être. Ce système requiert de gros barillets et de fortes tensions pour au final, des durées de marche limitées. Afin d’améliorer cette équation peu favorable, Romain Gauthier a muni de rubis toutes les articulations de la chaîne de sa Logical One pour minimiser les frictions. Il utilise également une came escargot plate. Semblable à celle qui gère les mécanismes rétrogrades, son diamètre variable remplace la fusée. Le gain en épaisseur est évident.

Stock tampon
La solution la plus populaire pour lisser le couple est une héritière des réservoirs intermédiaires des clepsydres d’antan. Par remontoir, on désigne un sous-système qui s’intercale près de la roue d’échappement. Sous la forme d’une lame ou d’un ressort spiral avec mécanisme d’arrêt / départ alternatif (bref, un échappement), il emmagasine à intervalles réguliers la quantité d’énergie qui garantit une amplitude de balancier stable. La fréquence des réarmages étant élevée, le couple délivré est lisse, comme l’illustre la courbe fournie par Christophe Claret (fig). Celui-ci implémente un nouveau type de remontoir dans son nouveau chronographe Kantharos. Son système vise à réduire les frictions inévitables dans un échappement, dont c’est la problématique numéro un. «La question est celle de l’énergie consommée pour activer le remontoir, renchérit Stephen Forsey, cofondateur de Greubel Forsey. Toute complexité a ses effets parasites.» Reste à choisir la fréquence de recharge. Généralement, les ­horlogers optent pour une fois par seconde. La seconde morte, ou sautante, ainsi indiquée est un effet secondaire intéressant de cette option, comme dans le Tourbillon à Remontoir d’Egalité ou l’Optimum, toutes deux de François-Paul Journe.

Panoplie saxonne
A. Lange & Söhne est la marque qui emploie le plus de solutions de force constante. En 1994, la marque renaissant à peine des cendres du bloc de l’Est proposait déjà un tourbillon avec chaîne et fusée, depuis implanté dans quatre modèles. Mais certaines de ses inventions ne lui laissent simplement pas le choix : il leur faut un remontoir pour fonctionner. La Lange 31 dispose de deux ressorts moteurs d’1,85 m logés dans un barillet de la taille d’une tasse à café. «Si la force arrivait directement, l’échappement casserait», explique Anthony De Haas, directeur du développement produit. Ce remontoir sert à ce que l’énergie ne soit pas seulement constante, mais tout simplement supportable. «Avec une variation d’amplitude de plus ou moins 2 degrés», tempère M. De Haas. La Lange Zeitwerk a besoin d’une force constante pour gérer les trois disques qui indiquent heures et minutes. Avec un à trois sauts toutes les 60 secondes, il faut accumuler une grosse quantité d’énergie et la libérer instantanément. La combinaison d’un remontoir et d’un régulateur à inertie (usuellement trouvée dans des montres à sonnerie) bride le couple et protège l’échappement de sa puissance. La régulation de l’énergie au balancier est dans ces deux cas une sorte de bénéfice collatéral.

Au spiral même
Vient enfin la solution la plus noble, la plus risquée aussi. Cela ressemble à une opération du cœur. Dans l’échappement même, au niveau du balancier, on apporte à chaque impulsion la quantité d’énergie voulue. Selon cette définition, aucun échappement de la production actuelle n’est à force constante. Celui d’Heritage Watch Manufactory n’est pas en production de séries, quoiqu’ingénieux avec ses trois ancres et son second spiral remonté à chaque impulsion. Celui d’IWC ne répond pas à la définition stricto sensu. En effet, le remontoir a beau être dans la cage de tourbillon de ses calibres 94800 et 94900, il ne se remonte pas à chaque impulsion, mais à chaque seconde. Celle-ci est ainsi sautante. Pire, il requiert tellement d’énergie que son effet ne dure que 48 heures sur les 96 au total. Après cela, la cage de tourbillon cesse de sauter et revient à un trot classique. «Mais pendant ces 48 heures, la courbe de couple est parfaitement lisse», confie Stefan Ihnen, co-directeur R&D chez IWC. La durée de marche serait de 25 à 30 % supérieure sans force constante, de son aveu même. «Le problème de ce genre de mécanisme est le rapport précision / friction. Quand on résout un problème, on en pose un autre», conclut-il.
Enfin, l’Echappement Constant de Girard-Perregaux est présenté dans une version définitive à Baselworld 2013 après plusieurs années de gestation. Il représente la solution la plus inventive du genre. Dans son grand composant en silicium de forme papillon, deux lames en torsion résistent à l’énergie donnée par le train de rouage. Quand sa force passe un cap, les lames inversent leur courbe en une fraction de seconde (le flambage) et laissent avancer l’échappement. La régulation énergétique et chronométrique a lieu à chaque impulsion et simultanément.

Charger la mule
Contrôler la force est une procédure complexe et contre-intuitive. Les progrès de l’horlogerie ont consisté à limiter la friction et le poids des échappements. Et voici qu’on les complique et les harnache de mécanismes secondaires. Les barillets mis en œuvre sont énormes et aucun ne garantit plus de 100 heures d’autonomie. Or l’énergie peut se réguler avec une économie de moyens. Les parties hautes et basses des couples peuvent être arasées. IWC utilise le classique mécanisme d’arrêtage. Sa famille de calibres 51 000 possède une durée de marche réelle de huit jours. Mais après les sept jours indiqués sur le cadran, un différentiel stoppe la montre avant qu’elle n’entre dans une zone où la marche n’est plus satisfaisante. L’idée est proche chez Journe. La réserve de marche de ses Octa indique 120 heures sur le cadran alors que le mouvement tient 160 heures. Chez Greubel Forsey, on travaille sur la vitesse et la force de dévidage des barillets. «Au lieu d’un rapport d’engrenage de l’ordre de 4000 dans un mouvement classique, nous avons un rapport de 1700-1800 dans notre Double Tourbillon 30°», explique Stephen Forsey. «La démultiplication est plus faible, moins de pertes grâce à des ressorts moins forts, nos courbes sont moins hautes à 0 heure et plus plates».

L’évidence
Mais on peut faire encore plus simple avec un dispositif efficace et d’une banalité effarante : le remontage automatique. Dans des conditions de porter actives, le ressort moteur est toujours à une tension haute, qui garantit un couple stable. Pour s’assurer de cet état de remontage, Richard Mille utilise des rotors dotés d’ailettes. Ils en varient l’inertie pour les adapter à l’activité réelle du porteur. D’autre part, sa RM 030 est munie d’un débrayage automatique du remontage. Dès que la réserve de marche atteint 50 heures, elle dégrène le rotor pendant 10 heures avant de le réengager. Ainsi, on minimise le pic exponentiel de couple quand le barillet est remonté à fond, et les variations dues au glissement de la bride dans le barillet. Si la constance de l’énergie n’est pas aussi nette que dans les autres solutions, le rapport complexité / coût d’une telle option laisse rêveur. Mais pour des raisons historiques et commerciales, les montres les plus précises sont à remontage manuel. Elles doivent être sans cesse maintenues dans la plage chronométrique. Une telle attention est fastidieuse, même pour les puristes de la précision de marche, surtout s’ils ont de nombreuses montres à entretenir. La régulation du couple se fait aussi au prix d’un gâchis énergétique. La force constante est une démonstration de maîtrise. Le résultat sur la chronométrie n’est, comme souvent, pas l’objet principal de la démarche, même s’il est réel. Et dans les faits, une montre ainsi conçue ne sera pas l’objet d’exigences de marche supérieures à une autre. Le plus difficile en horlogerie reste décidemment la simplicité.

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