Montres et dilatation des matériaux

[Invité]

MikeNovember a écrit:

En français:
"Incastar
Le seul régulateur produit à large échelle doté d’un ressort spiral oscillant librement. La fin du ressort est fixée entre deux rouleaux, ajustant sa longueur (photos ci-dessous). La solution pas imaginative de Rolex par l’emploi de vis pesantes sur le balancier, source de problème, est remplacée ici par un micro-mécanisme sophistiqué – tous deux éliminent l’erreur d’isochronisme dûe au jeu entre les goupilles du régulateur"

– l’auteur de ce texte crédite à tort Rolex :

1. le réglage inertiel est une invention des concepteurs de chronomètre de bord, et même dans leurs dernières versions au milieu du 20ème siècles, comme le Hamilton 21, ils utilisaient cette méthode.

2. la transposition de ce système aux montres bracelet est le fait de Patek et Elgin à la fin des années 50 (gyromax et durabalance).

– je serais curieux de connaitre la production annuelle d’incastar, Rolex produit environ 800 000 montres méca équipées de leur microstella, on est déjà dans l’industriel de masse, et on n’entend que rarement parler de masselottes qui posent des problèmes, qui se sont détachées, etc…

– le système incastar est un peu meurtrissant pour le spiral, non ? on trouve un bon compromis entre un maintien fiable entre les rouleaux et le non écrasement du sipral ?

Citation :

la variation de température entre ces deux extrêmes est de 60°C, 3 fois plus forte que le cas précédent, et on arrive donc à un déplacement de 10µm, ou 1 centième de mm.
–> on est en plein dans l’ordre de grandeur des jeux fonctionnels qu’on trouve à l’intérieur des mouvements.

Si on suit tes calculs, cela fait +/- 5 micromètres pour la variation d’entraxe par rapport à une valeur moyenne, selon l’extrême de température. Si chaque pivot a un peu de battement…

Dans les percement de platines, on est dans une tolérance inférieure à quelques micromètres ?

Citation :

Sans idéaliser le passé, une montre mécanique servait alors à donner l’heure, et on n’avait que ça; même pour une montre non COSC, un fabricant n’aurait jamais osé la commercialiser sans lui faire un ajustement minimum, à plat, à l’ambiante.

La "démocratisation" de l’horlogerie et l’appropriation par tous du "temps civil", l’ouvrier qui a l’heure avec lui pour arriver à temps à l’usine, etc… c’est le gousset roskopf, et dans les années 50/60, c’est Timex kelton etc…

Tissot, c’est déjà de la montre de bourgeois, même si c’est l’entrée de gamme de la SSH, holding Omega/tissot…

La montres mécaniques à 0, 1, 3, 7 rubis, c’est une réalité de cette époque.

Citation :

Et quand je vois Longines, jadis manufacture, aujourd’hui marque du Swatch Group et contrainte de ne pas faire de concurrence à Omega, qui annonce de l’ordre de +/-20 s par jour pour certaines de ses montres, je suis très triste pour ce qu’est devenue cette marque!

Pour Longines, le gag c’est aussi qu’ils ont été en pointe dans les chronos et aujourd’hui ils emboitent du valjoux ou valgrange…

[Invité]

Chimère a écrit:

on va au pire perdre quelque degré d’amplitude au balancier. Mais on s’en fout un peut parce que l’isochronisme du balancier est là

(merci de l’exemple, j’ai trop trop tendance à imaginer l’isochronisme comme utile surtout pour une tenue de la précision et régularité à long terme en cas de diminution de l’amplitude due à l’encrassement, usure…)

[Michel Tou]

Bon….
Je me suis précipité sur mon dictionnaire pour voir la définition du mot "ISOCHRONISME" et là: surprise!… Plein de formules physiques qui ont rapidement saturé mon unique neurone. Si j’en croit mes vieux souvenirs de latin et de grec (Ben, oui, suis plus tout jeune… ) et pour faire plus simple ca définirait le batement régulier d’un pendule. "Tic-Tac…" et non pas "Tic-et parfois Tac". Me trompe-Je.
Merci de vos lumières
Bonne journée,

[Invité]

Oui, il suffit de faire appel au grec, iso et chronos

La durée de l’oscillation est indépendante de son amplitude. Elle reste la même.

(elle variera selon la longueur du pendule, ou pour un oscillateur balancier/spiral, de la longueur active du ressort ou du moment d’inertie du balancier).

[Michel Tou]

Merci Tac
Me coucherais moins bête…
Bonne journée,

[Spiff]

Michel Tou,

Fais une recherche sur "isochronisme" (avancée avec l’outil google) sur le forum, tu verras qu’on en a déjà beaucoup parlé. Comme le dit tac, la durée d’oscillation théorique est indépendante de l’amplitude et donc de l’armage du barillet. Car l’amplitude du barillet est dépendante de l’armage, au fur et à mesure que le barillet se vide, il a moins de force à transmettre au balancier et donc l’amplitude de l’oscillation diminue. Cette loi est globalement vraie dans la pratique même si on observes des écarts quand le barillet est fortement désarmé.

[Michel Tou]

J’y cours Merci à tous et bonne journée.

[Hypnos]

Pour l’isochronisme du pendule pesant il faut quand même dire qu’elle est déduite d’une approximation dans l’équation différentielle du second ordre qui régit le mouvement:
Θ’ ‘ = ( – M g a sin(Θ) + Mr ) / J
Comme elle n’a pas de solution analytique on l’approxime en considérant que pour les angles "petits"
– sin(Θ)=Θ
– on néglige les frottements (Mr) solides et visqueux

Ca veut quand même dire que pour les "grands" angles la période est différente que pour les petits et que cette approximation et ses conséquences se retrouvent dans une certaine manière pour le pendule à ressort de rappel (spiral) (dont je ne connais pas l’équation théorique).

Isochronisme donc, mais avec des réserves et en définissant bien les conditions pour lesquelles il est vérifié (cf. armage du barillet et amplitude du balancier).

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" .. L’homme n’est que poussière, c’est dire l’importance du plumeau… " Alexandre Vialatte

[Saturne]

Merci pour cette réponse détaillée et étayée
Je me permets d’y insérer mes commentaires en vert (désolé pour les daltoniens )

MikeNovember a écrit:

Saturne a écrit:

L’Incastar ne peut pas être employé rationnellement avec un spiral Breguet (où alors il y aurait modification de la longueur de la courbe terminale lors du réglage avance/retard).

L’incastar n’a pas à être employé avec un spiral Bréguet! Le spiral Bréguet est une solution qui tend à réduire l’anisochronisme habituel dû à la raquette de réglage et à la tenue du ressort par des goupilles. C’est une solution de performance intermédiaire entre entre la tenue par goupilles et l’Incastar.

Les courbes terminales Breguet (ou Phillips si on préfère, de toute façon c’est Arnold qui en fut le précurseur) n’ont pas été inventées pour compenser les défauts dûs à la raquette. Le but des courbes terminales est de permettre de maintenir le centre de gravité du spiral sur l’axe de balancier pendant l’oscillation en permettant un développement concentrique de celui-ci (suppression de l’effet Caspari). Ce développement concentrique du spiral a aussi pour effet de réduire la pression latérale sur les pivots de balancier d’où une plus grande amplitude et une plus faible usure. L’Incastar associé à un spiral plat n’élimine aucun de ces défauts.

Citation :

Le réglage par l’inertie du balancier n’est pas plus difficile que celui de l’Incastar, il suffit d’avoir la clé adéquate. Je dirais même qu’il est plus facile car avec l’Incastar, il faut refaire le point mort après une retouche de réglage. Qui plus est l’Incastar implique des pièces supplémentaires et pour moi, l’élégance en horlogerie c’est d’effectuer la fonction par les moyens les plus simples et les plus sûrs (donc la moins de pièces possibles).

Voici un avis extérieur, celui du site Ranfft.de:
"Incastar
The only large-scale produced regulator featuring a free oscillating hairspring. The end of the spring is fixed between two rollers, adjusting actually its length (photos at the bottom). Rolex’s unimaginative solution by troublesome weight screws on the balance is replaced here by a sophisticated micro mechanism – both eliminate the isochronism error due to the gap between the regulator pins."
En français:
"Incastar
Le seul régulateur produit à large échelle doté d’un ressort spiral oscillant librement. La fin du ressort est fixée entre deux rouleaux, ajustant sa longueur (photos ci-dessous). La solution pas imaginative de Rolex par l’emploi de vis pesantes sur le balancier, source de problème, est remplacée ici par un micro-mécanisme sophistiqué – tous deux éliminent l’erreur d’isochronisme dûe au jeu entre les goupilles du régulateur".

La solution de Rolex (entre autres) n’est peut-être pas "imaginative" mais elle à le mérite d’être simple et efficace. Quand aux "problèmes", j’aimerais bien les connaître. La solution Incastar est en effet plus "sophistiquée" au sens où il y a plus de pièces pour faire la même fonction. cf. devise Shadock: "Pourquoi faire simple quand on peut faire sophistiqué compliqué?"(j’en profite pour rappeler que le terme sophistiqué n’a pris une connotation positive que récemment, auparavant il était plutôt synonyme de falsifié, altéré, corrompu…)
Au passage, je me permets d’échanger ta photo contre une autre.

Arnold & Son, vers 1789, pas de raquette, réglage inertiel:

source: http://www.pockethorology.org/Phil2000/ArnoldCh/index.htm

Et

Tac reloaded a écrit:

1. le réglage inertiel est une invention des concepteurs de chronomètre de bord, et même dans leurs dernières versions au milieu du 20ème siècles, comme le Hamilton 21, ils utilisaient cette méthode.

La réponse de Tac fait sens. Pourquoi cette méthode est-elle employée sur tous les chronomètres de bord si ce n’est pour ses avantages chronométriques évidents? A contrario, je n’ai connaissance d’aucun chronomètre doté d’Incastar.

Citation :

Concernant la dilatation, je ne maîtrise pas les calculs mais je doute que la modification d’entraxe entre deux mobiles d’une montre suite à un changement de température atteigne ne serais-ce que le quart du jeu radial des axes.

On a toujours intérêt, en mécanique, à limiter au minimum les jeux fonctionnels, ne serait-ce que parce que ça ménage une marge de fonctionnement vis à vis de l’usure qui va augmenter ces jeux.

Pour fixer les idées, prenons deux axes distants de 10 mm, montés sur une platine en laiton. Le coefficient de dilatation des laitons, va, suivant l’alliage, de 11.8 à 21.2 10^-6/°C. Considérons une valeur moyenne à 16,5.

Une variation de température de 20°C, amène une variation d’entraxe de 10 (mm)*20 (°C)*16.5*10^-6 (/°C) = 0.0033 mm (3,3 µm, 0.33 centièmes de mm).

Considérons maintenant une variation plus importante (par exemple une montre destinée à fonctionner lorsque’il fait très froid, disons -20°C, et lorsqu’il fait très chaud, disons 40°C); la variation de température entre ces deux extrêmes est de 60°C, 3 fois plus forte que le cas précédent, et on arrive donc à un déplacement de 10µm, ou 1 centième de mm.
–> on est en plein dans l’ordre de grandeur des jeux fonctionnels qu’on trouve à l’intérieur des mouvements.

D’une part merci pour ces calculs et valeurs chiffrées . Tu démontre que le maximum quasi absolu (entraxe important, températures "extrèmes") de modification d’entraxe était d’un centième de mm. C’est en effet de l’ordre de grandeur des jeux radiaux admis pour les pivots dans une montre "standard". Cependant comme il s’agit d’un entraxe, il faut compter le jeu radial des deux mobiles ce qui fait déjà une valeur double. Il faut ajouter à cela que la roue elle aussi est en laiton et qu’elle se dilate donc dans les mêmes proportions, venant "combler" l’augmentation de distance entre les mobiles. Seul le pignon qui est lui en acier se dilate moins, mais son rayon est bien plus faible que celui de la roue. La modification de la pénétration du rouage ne sera donc pas égale à la valeur de la dilatation totale mais à la différence entre la dilatation de la platine et la dilatation de la roue et du pignon.

[Pat971]

Merci messieurs, c’est passionnant de vous lire.

Mais à évoquer les réglages inertiels sur les balanciers, savez-vous ce qui conduit à une quantité et une répartition des vis de réglage si irrégulière (même si elles semblent réparties globalement symétriquement).

Et du même coup, comment se fait-il que l’on puisse trouver sur un même organe de régulation, une raquette et un balancier à réglage inertiel (cf en-tête du forum)? Si je comprends bien, ça fait un peu double emploi, non?

[Saturne]

Pat971 a écrit:

Mais à évoquer les réglages inertiels sur les balanciers, savez-vous ce qui conduit à une quantité et une répartition des vis de réglage si irrégulière (même si elles semblent réparties globalement symétriquement).

Sur un balancier, toutes les vis ne sont pas forcément destinées au réglage de la période.

Exemple: sur le balancier ci-dessous, seule les vis A, B, C et D servent au réglage inertiel. Les autres servent à la compensation thermique et leur disposition le long de la serge n’est pas due au hasard.

source: http://ninanet.net/watches/others15/Mediums/momega60.html

Comme je l’avais déjà écrit ici, on peut trouver 3 types de vis sur les balanciers des montres:

-Des vis "masse" qui servent à modifier le moment d’inertie du balancier et donc à modifier sa fréquence (en éloignant les vis du centre de rotation on donne du retard, de l’avance en les rapprochant). Elles peuvent aussi servir dans une certaine mesure à mettre le balancier d’équilibre. On n’est pas obligé d’employer des vis pour cette fonction, par exemple, le balancier Gyromax de Patek Philippe possède des viroles fendues sur sa serge.

-Des vis de compensation (presque exclusivement sur les montres anciennes), elles servent à ajuster la compensation thermique (pour conserver la précision de la montre quelle que soit la température)

-Des vis purement décoratives qui sont là uniquement pour "évoquer" les précédentes et faire plus prestigieux, plus "joli"

Toutes ces vis doivent être réparties symétriquement par rapport à l’axe du balancier (pour le cas d’un balancier à deux ou 4 bras). La répartition "irrégulière" des vis de compensation vient du fait qu’on règle la compensation en déplaçant ces vis le long de la serge.

En complément sur la compensation, un extrait de Jendritzki: "Le réglage d’une montre à balancier-spiral"

Pat971 a écrit:

Et du même coup, comment se fait-il que l’on puisse trouver sur un même organe de régulation, une raquette et un balancier à réglage inertiel (cf en-tête du forum)? Si je comprends bien, ça fait un peu double emploi, non?

L’emploi de la raquette en sus du réglage inertiel sur certaines montres de très grande qualité a plusieurs raisons:
-Les vis de réglage permettent aussi l’équilibrage du balancier
-Même si le réglage "de base" est fait par les vis, les retouches de réglage sont plus simples et plus rapides par la raquette (du moins sur les montres anciennes car désormais, ces retouches peuvent être faites sans démonter le balancier)
-Contrairement à ce qu’on pourrait croire de prime abord, l’isochronisme parfait de l’organe réglant "seul" n’est pas souhaitable dans le cas d’une montre avec échappement à ancre. En effet l’échappement à ancre donne du retard aux petites amplitudes, comme souvent en horlogerie on a cherché à compenser un défaut par un autre défaut antagoniste. Or, le réglage du jeu du spiral entre les goupilles de raquette permet de donner de l’avance aux petites amplitudes, ce défaut d’isochronisme compensant le retard dû à l’échappement.

Pour cela on a inventé des raquettes permettant un réglage précis et rationnel de l’écartement des goupilles de raquette:

(même source)

Ou encore sur le Graal de Zen:

Un peu de lecture sur la compensation thermique ici.

Et sur le retard dû à l’échappement ici.

[Pat971]

Merci Saturne, c’est passionnant.

Je prends le temps de lire tout ça tranquillement avant de poser d’autres questions idiotes (j’ai déjà du stock)

[Auteur]

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