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Bonjour à tous,
Je suis nouveau sur le forum donc je vais faire une petite présentation avant d’attaquer le cœur du sujet.
Actuellement ingénieur en mécanique un peu avant la trentaine, j’aime me prendre la tête sur des sujets de conception méca. Dernièrement j’ai découvert plus en détail le monde de l’horlogerie et les cinématiques des complications n’ont fasciné. Donc après avoir lu beaucoup de sujets je me suis mis en tête l’idée de concevoir et fabriquer ma propre horloge. Pourquoi une horloge ? parce que les pièces de montre me semblent complètement inaccessibles aux débutants en raison de leur taille.Pourquoi commencer ce sujet ? Parce que j’ai trouvé très peu de ressources sur les forums qui traitent le la conception. J’imagine que ça peut intéresser du monde donc je voulais partager mes expériences. Comme j’ai fait pleins erreurs c’est aussi un moyen pour moi de poser des questions avant d’en faire beaucoup trop d’autres.
Pour commencer faisons le point sur mon outillage, mes compétences et mes nombreuses incompétences.
– Niveau outillage j’ai une fraiseuse à commande numérique faite maison, un tour d’établi (de mécanique générale, pas d’horloger), une imprimante 3D, un peu d’outils de contrôle métrologique.
– Niveau compétence je maitrise les logiciels de conception mécanique et j’ai une licence Solidworks maker à la maison. J’ai aussi presque 10 ans d’expérience en conception méca donc connais les avantages et limites des méthodes de fabrication usuelles.
– Niveau incompétence : l’horlogerie d’un point de vu général. Ce n’est pas parce que j’ai 3 montres automatiques (deux Hamilton et une Longines) que j’ai déjà touché une pièce d’un mouvement. Pour compenser ma belle famille étant remplie d’horlogers je pense pourvoir me faire aider sur certains points critiques. Ensuite la théorie étant bien différente de la pratique, je suis un usineur débutant, donc je vais oublier les ajustements au centième de millimètre.Tout d’abord j’ai commencé à étudier les échappements j’ai vite compris que sans avoir le rendement de mon système avec les trains d’engrenages, il impossible de dimensionner les éléments autrement qu’au pif. Sans parler le l’improbabilité de faire un système qui fonctionne correctement du premier coup. Donc pour garder une chance d’aller au bout du projet et d’avoir une horloge fonctionnelle on oubli la partie mesure du temps et je passe sur un actionnement électrique. On changera ce module plus tard si mes compétences progressent suffisamment.
Vous aller me dire que juste concevoir un train d’engrenages c’est très basique, surtout au vu de mes moyens de conception et d’usinage. Donc on va complexifier tout ça !
Je me suis donc lancé dans la conception d’un système de quantième perpétuel. C’est une complication réservée aux montres d’un certain prix à cause de la complexité de miniaturisation mais dans le format horloge ça me semble plutôt jouable.Voici ce que je veux réaliser : une horloge de 400mm de diamètre avec trois sous cadrans. En haut un cadran avec la phase de lune. A gauche un cadran avec le jour de la semaine. A droite un cadran triple coaxial avec le numéro du jour, le mois et quelle est l’année dans les cycle de 4 (bissextile ou non). Le cadran principal aura deux aiguilles, minute et heure.
J’ai initialement commencer par concevoir les pièces une par une en 3D. Engrenages, axes …. dans le sens depuis le moteur vers les cadrans. Grosse erreur ! dès qu’un problème survient et qu’on touche une pièce il faut tout reprendre pour que ça fonctionne. La moindre modification devient un casse tête qui pose 5 autres problèmes plus loin. Bref on apprend et on recommence.
Je suis ensuite passé sur une méthode de conception en modules. D’un coté un module phase de lune, de l’autre le train d’engrenages principal, le cadran des jours et plus loin le module de quantième perpétuel. Ca marche mieux, j’ai pu prototyper les pièces en 3D et ça « fonctionnait » pour la phase de lune et le quantième. Il manquait toujours pas mal de ressorts ou contrepoids mais ça m’a donné confiance sur la possibilité d’y arriver. SAUF QUE ! en fait chaque module avait un levier d’entrée à actionner dans un sens précis avec une course précise. C’état une usine à gaz avec des bras de levier dans tous les sens pour adapter les courses et les directions de mouvement. Et comme j’ai un peu expérience en chaines de côte je sais que : pivot + mauvais usineur = jeux dans tous les sens et complexité de mise au point.
Donc ça devient un peu une habitude, je recommence tout de 0. Mais à chaque fois j’apprends beaucoup et cette fois je ne vais pas passer des heures à ajuster des 3D au dixième de millimètre en avançant à tâtons. J’ai bien compris que le quantième perpétuel est très complexe à concevoir donc je vais faire comme pour la conception des voitures : on travaille en squelette avec des esquisses avec toutes les interfaces entre les pièces et lorsque l’architecture est bonne on attaque la conception 3D.
Première étape : je place sur un cadran la position des différents éléments, ce qui donne ça :
C’est simplement pour se donner une idée de la disposition. Il y a des problèmes flagrants de design comme la graduation des minutes qui a beaucoup trop de traits ! J’ai fait 5 graduations entre chaque heure au lieu de 4… erreur très grossière, je devais être fatigué mais ce n’est que du design donc on verra plus tard.Maintenant que la disposition des cadrans me plait à peu près je peux attaquer l’architecture générale de l’horloge. La méthode consiste à rester en 2D sur SolidWorks et faire des esquisses pour déterminer géométriquement la position des points de pivot. Avec des contraintes bien pensées et des formules mathématiques simples on peut alors définir une solution qui fonctionne sur le papier :
C’est une vue de l’arrière donc le cadran des jours se retrouve à droite et le quantième à gauche.Avec ça je peux faire des modifications sur les formes ou les positions des points et le logiciel recalcule complètement toutes les pièces pour conserver les cinématiques avec les points de contact et les courses de toute les pièces. C’est un gain énorme par rapport aux méthodes précédentes. J’ai également un gain énorme sur le nombre de points de pivot puisque tous les renvois de leviers on disparut au profit d’une unique pièce (en rose) qui pivote autour du point tout en haut. (Désolé j’ai pas tous les noms techniques, je vais essayer d’être clair)
Fonctionnement :
– Jusqu’à 00h01 la spirale principale en jaune au centre pousse la grande pièce rose sur la droite.
– Au moment du saut la pièce rose bascule vers la gauche de 7.5° poussée par un contrepoids ou un ressort (à définir, c’est une de mes questions)
– Trois poussoirs en bleu ciel fixés sur la pièce permettent la rotation de 3 roues à rochet : Le jour de 1 cran, la date de 1 cran, la phase de lune de 2 crans (59 dents pour faire un cycle de 29.5jours).
– La pièce rose vient également taper sur la grande pièce bleue qui a comme fonction de revenir au jour 1 du mois. Cette pièce bleue viens palper la roue de codage de la durée des mois (en vert). Sur cette pièce bleue il y a un poussoir en bleu ciel qui viens chercher plus ou moins loin une spirale liée à la roue à rochet de la date (en jaune). Plus le mois est court plus la grande pièce bleue peut basculer vers la droite et plus la spirale est engrainée tôt pour faire la correction.
– Une autre spirale plus petite est également liée à la roue de la date. Elle permet de faire bouger le levier bleu en bas en fin de mois pour passer au mois suivant.
Il y aura le même principe pour les années (je ne l’ai pas affiché pour ne pas surcharger encore plus).Maintenant que vous savez où j’en suis dans la conception je peux poser mon questionnement du jour : Comment y intégrer des ressorts pour garder les pièces en contact ? Ma première idée a été d’ajouter des ressorts cylindriques de traction. C’est objectivement pas très esthétique et ça prend pas mal de place. Certains d’entre vous ont des méthodes assez simple pour fabriquer des mini ressorts à lame comme on trouve dans les montres ? Avant de dessiner quoi que ce soit je m’assure de pouvoir le fabriquer.
Bonjour Gomax,
Bravo ! Excellent projet. J’ai lu vite fait en travers. Ce week end je vais approfondir et rechercher de la doc et des liens qui pourraient vous aider, si d’autres ne le font pas avant. Je pense que vous avez déjà consulté ces vidéos : ICI
Mais, je me permettrai toutefois une petite critique constructive : sur un cadran d’horlogerie, le chiffre romain 4 est toujours écrit IIII et non IV. Ceci pour une raison d’équilibre visuel, entre autres. Les cadrans chinois de mauvaise facture ont le 4 écrit IVA bientôt
JCEffectivement je n’avais jamais remarqué, premier message et j’ai déjà appris quelque chose. Merci pour la critique.
Le diable est dans les détails !
Un truc qui me semble curieux, c’est votre façon de traiter les ouvertures du jour et de la date et du mois.
@+
JCOui je ne suis pas complétement convaincu non plus. Comme dit dans le premier message c’est juste une question de design et c’est un premier jet pour se rendre compte de la tailles des caractères par exemple. Il est très très probable que le design général change, seule la disposition des cadrans me convient et c’est ce dont j’avais besoin pour attaquer le cœur de la technique.
Initialement les cadrans ouverts étaient prévu pour une mise à la date facile avec un doigt, mais sur un quantième perpétuel ça n’a peut être pas tant de sens que ça finalement.
A retravailler plus tard.Bonjour Gomax,
Magnifique projet !
Concernant la partie calendrier perpetuel, il faut que je me penche plus sérieusement dessus pour pouvoir en dire quoique ce soit. Par contre pour la phase de lune, qqch me questionne: pourquoi avancer de 2 dents par jour ? Traditionnellement, sur une phase de lune avec 59 dents sur la roue, on avance une dent par jour, et donc le disque fait un tour chaque 2 lunaisons pour avoir en moyenne 29.5j par lunaison sur 2 mois. Ici, si en avancant 2 dents par jour, il me semble que cela amenera un décalage trop rapide des phases avec la realite, et surtout cela ne fonctionnera pas avec le design de votre cadran, qui justement se base sur un tour toutes les 2 lunaisons, avec donc 2 lunes par disque.
Je suis curieux de discuter de ça avec vous.
J’ai aussi 2 livres d’horlogerie, un pour debutant et un sur les complications, qui contiennent des schemas detailles de fonctionnement de complications dont phase de lunes (2 conceptions avec des precisions differentes, dont une que jai imprimee en 3d) et de differents calendriers perpetuels de l’industrie. Je peux partager des scans de certaines pages si ça peut vous aider.
Au plaisir !
Projet très intéressant d’un néophyte en horlogerie qui pourra par son expérience différente trouver des solutions techniques nouvelles.
Un marquage sur votre dessin des différentes pièces de type numérique ou alphabétique nous permettra de vous donner le nom usuel de celle-ci dans le monde horloger.Comme Caput, j’apprécierais que les différents éléments soient repérés par des lettres. Cela faciliterait les échanges. Ce qui serait aussi bien ce serait de mettre un repère d’échelle.
Je trouve astucieux le fait de faire avancer la roue de la lune de 2 dents, cela évite une roue.
J’ai trouvé des infos intéressantes sur les lunaisons :————————–
Il n’existe pas de nombre exact entier de lunaisons dans une année, c’est justement là le problème !
Le nombre précis est : 12,368266 lunaisons par année tropique
Voici pourquoi ce n’est pas un nombre entier :- 1 année tropique = 365,242199 jours
- 1 lunaison (mois synodique) = 29,530588 jours
- Résultat : 365,242199 ÷ 29,530588 = 12,368266 lunaisons
Cette incommensurabilité entre le cycle lunaire et le cycle solaire a créé d’énormes défis pour les calendriers à travers l’histoire. C’est pourquoi :
- Les calendriers lunaires purs (comme l’hégirien) dérivent par rapport aux saisons
- Les calendriers luni-solaires (comme l’hébreu ou le chinois) ajoutent périodiquement un 13e mois pour se recaler
- Notre calendrier grégorien a complètement abandonné le cycle lunaire
Cette impossibilité d’avoir un nombre rond explique aussi pourquoi il est si compliqué de calculer la date de Pâques ou pourquoi le Ramadan « recule » d’environ 11 jours chaque année dans notre calendrier.
Il n’existe pas de nombre exact entier de lunaisons dans une année, c’est justement là le problème !
Le nombre précis est : 12,368266 lunaisons par année tropique
Voici pourquoi ce n’est pas un nombre entier :- 1 année tropique = 365,242199 jours
- 1 lunaison (mois synodique) = 29,530588 jours
- Résultat : 365,242199 ÷ 29,530588 = 12,368266 lunaisons
Cette incommensurabilité entre le cycle lunaire et le cycle solaire a créé d’énormes défis pour les calendriers à travers l’histoire. C’est pourquoi :
- Les calendriers lunaires purs (comme l’hégirien) dérivent par rapport aux saisons
- Les calendriers luni-solaires (comme l’hébreu ou le chinois) ajoutent périodiquement un 13e mois pour se recaler
- Notre calendrier grégorien a complètement abandonné le cycle lunaire
Cette impossibilité d’avoir un nombre rond explique aussi pourquoi il est si compliqué de calculer la date de Pâques ou pourquoi le Ramadan « recule » d’environ 11 jours chaque année dans notre calendrier.
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Il faudra donc faire une correction de temps en temps.@+
JCEffectivement, comme tres bien detaillé par Torzio, il est impossible de designer un module de phase de lune parfait. La version classique, avec une roue de lune avec 59 dents, et donc 2 lunaisons par tour, possede une erreur d’1 jour tous les 3 ans environ (encore une fois cf le post de Torzio, 0.030588 jours par mois, donc 1 jour de decalage tous les ~32.7 mois).
Une autre version relativement simple mecaniquement qui necessite une roue etoile supplementaire et son pignon et un renvoi, arrive a ramener l’erreur a 57.2 secondes par lunaisons. L’erreur est donc d’1 jour environ tous les 1510 mois soit tous les 125 ans.
La plus precise a ce jour a été sortie par IWC en 2024, avec un decalage d’1 jour tous les 45 millions d’annees, pour les passionnés de precision
Si vous etes interesses par la version precise a 1 jour par 125 ans, je peux partager soit les dessins techniques du livre, soit ma version CAD
Ok, mais il ne faut pas casser le beau projet de Gomax ! Il faut l’aider à le mener à bien. De toutes les façons il faudra faire, de temps en temps, des corrections. Le but recherché, dans un premier temps, est la réalisation mécanique, en connaissance de causes. C’est déjà un premier projet horloger très ambitieux !
Pour la partie gestion de temps, j’ai quelques idées très simples, avec un pendule de 25 cm, qui battrait la demie seconde, avec une précision d’environ 1 minutes en 6 mois, avec un peu d’électronique. Il faudra donc faire une correction tous les 6 mois et une tous les 3 ans. Mais on aura une belle pendule avec un quantième perpétuel avec phase de lune mécanique !@+
JC@torzio bien entendu, je ne voulais pas paraitre decourageant !
Mon commentaire au depart demandait juste des explications sur le choix d’avancer 2 dents par jour, m’etant moi meme essaye a la phase de lune en horloge
Bonjour,
Merci Caput pour cette info intéressante. Toutefois notre ami Gomax débute, il a un premier projet horloger qui est plus que respectable. Essayons de l’aider au lieu de le décourager avec des réalisations de très haut niveau !
Comme nous le disait un de mes instituteur : « le dire c’est bien, mais le faire c’est mieux ».
Je viens de consulter Théorie d’Horlogerie, page page 205 et plus, il y a pas mal d’infos sur les quantièmes perpétuels. Sur Les Montres Compliquées c’est pages 216 et plus.
Il y a des façons simples de réaliser les ressorts de rappels, si l’on ne veut pas un niveau esthétique très haut de gamme.
@+
JCBonjour à tous,
Merci pour vos retours.
Effectivement c’était une erreur assez grossière le décalage de 2 crans par jour pour la phase de lune, j’avais oublié qu’il y avait 2 lunes sur le cadran, heureusement en 5 clics c’est corrigé grâce à la une CAO bien faite. J’en ai aussi profité pour nommer les pièces afin de faciliter la discussion.
Pour se rendre compte de l’échelle j’ai affiché quelques cotes de la roue à rochet de la phase de lune. Pour les autres pièces en général les axes de pivot ont un diamètre dessiné de 4mm.
Concernant la taille des pièces et des jeux entres elles je suis parti sur une logique assez basique. Comme le projet est déjà compliqué je ne veux pas ajouter trop d’incertitudes sur la précision de la fabrication. Tout est pensé pour que l’ensemble fonctionne avec des pièces imprimées en 3D pour les prototypes ou brutes de découpe laser pour une version plus propre. J’ai mis des jeux de l’ordre de 10x la tolérance de découpe afin de couvrir les risques liés aux chaines de cotes.
Evidement il faudra reprendre les états de surface à la main pour avoir un rendu esthétique et un rendement plus important mais un problème à la fois.Leumass96 si vous avez des schémas ou tout autres documentation que vous pouvez partager je les étudierai en détail avec plaisir. Si vous avez aussi les références de ces livres qui traitent de la partie dessin/conception ça m’intéresse fortement.
Torzio quand vous parlez d’un pendule de 25cm avec un peu d’électronique qui a une précisons de 1min en 6mois, vous parlez d’un système mécanique avec un ajustement électronique pour améliorer la précision ? Dans ce cas l’idée m’intéresse. J’avais peur d’avoir une précision de 1min par jour ou pire en faisant un système purement mécanique mais inutilisable.
J’ai également consulté Théorie d’horlogerie, c’est passionnant pour comprendre le fonctionnement. Je pense que c’est la source de beaucoup d’autres sources que j’ai consultées. Mais ça reste la théorie pour comprendre, en ce moment je suis plus à la recherche de retours sur les astuces qui pourraient me permettre de fabriquer des sautoirs fonctionnels relativement facilement.Pour en revenir aux ressorts/sautoirs, la méthode qui me vient immédiatement c’est de faire découper au laser dans une tôle d’acier à ressort les formes fonctionnelles avec les trous de fixation et les surfaces de contact avec les roues à rochet ou les poussoirs (D; H; H; I et Q par exemple). Le problème étant que je risque d’avoir des pièces bien trop rigides avec les épaisseurs minimales demandées par la découpe laser.
J’ai ensuite pensé à les faire avec une scie bocfil mais ça demande une trempe après découpe et je ne suis pas convaincu d’arriver à avoir une précision suffisante. Sans parler la la déformation suite à la chauffe.
A priori je pensais donc m’orienter soit sur une utilisation de ressorts de tractions standards que je pourrais ensuite changer si leur raideur est trop forte ou trop faible, soit sur une découpe laser + affinage à la dremel sur les zones qui doivent être souples.
Si vous avez des avis sur le sujet, des retours d’expérience ou d’autres techniques j’étudierai tout ça avec plaisir.
Bonne journée !
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