HORLOGE VEDETTE A GUICHET

Les échappements magnétiques

Divers échappements magnétiques dont le premier date de 1927, ont vu le jour. La conception en est certes ingénieuse et mérite une attention particulière, surtout depuis l’introduction des montres à oscillateur entretenu électriquement. L’idée de base consiste à provoquer et maintenir le mouvement oscillatoire du pendule, du balancier ou d’un autre oscillateur par le principe de l’attraction magnétique. Le système est d’ailleurs réversible, de sorte que l’on peut concevoir la réalisation d’un mouvement rotatif commandé par un oscillateur à mouvement périodique alternatif.

Analyse d’un mouvement oscillatoire

On sait que, dans un mouvement oscillatoire du type pendule ou balancier-spiral, l’élongation (ou déplacement angulaire variable d’un point de l’oscillation par rapport à sa position d’équilibre) est une fonction sinusoïdale du temps. Pour nous représenter sa fonction, imaginons une lame A vibrant à une amplitude constante. Cette lame possède, à son extrémité, une pointe de crayon B susceptible de tracer son déplacement sur une feuille de papier placée parallèlement à la lame. Si le papier est fixe, la courbe décrite en C sera approximativement rectiligne à vitesse constante, dans le sens des flèches.

La courbe décrite représente, en fonction du temps, la succession des positions de l’extrémité de la lame.

La position d’équilibre coïncide avec l’axe médian de la feuille ; les positions extrêmes, correspondant à l’amplitude de l’oscillation, sont situées en D et E aux points de rebroussement. La courbe complète ainsi décrite est une sinusoïde approchée ; elle serait parfaite si le déplacement de l’extrémité de la lame était rectiligne et non pas curviligne. Sachons que les oscillateurs à pendule, de même que ceux à balancier-spiral obéissent à la même loi.

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Principe de base de l’échappement magnétique

Concevons maintenant un appareil tel que celui illustré par la figure 21-3, constitué d’un long pendule A comprenant une tige lisse et une lentille cylindrique B qui, en fait, est un aimant permanent avec ses deux pôles N et S. Sous l’action du poids P, la base C au dessus de laquelle oscille le pendule se déplace linéairement sur deux glissières, dans le sens de la flèche.

Cette base est en matière non magnétique, en plastique ou en laiton par exemple. Sur sa face supérieure est fixé une bande D de forme sinusoïdale en substance magnétique à haute perméabilité, soit en fer doux ou en mu métal. Lorsque la base se déplace à vitesse constante, le pendule, attiré par l’attraction mutuelle de l’aimant et de la bande magnétique, suit le tracé sinusoïdal et effectue une oscillation. On conçoit aisément que, si la vitesse de déplacement de la bande est adaptée à la période du pendule, on aura réalisé simultanément l’entretien des oscillations du pendule et la synchronisation du système.

Clifford a imaginé plusieurs échappements conçus sur le principe que nous venons d’énoncer. Dans la réalisation de la figure 21-4, destiné à équiper une pendulette, le pendule A porte un aimant permanent B en forme de 8 ouvert au milieu. Les deux parties rapprochées constituent les deux pôles de l’aimant. L’espace compris entre ces pôles livre passage aux dents de la roue d’échappement C en matière à haute perméabilité magnétique. Chaque dent de cette roue est évidée de manière à ne former qu’une écorce de forme sinusoïdale. Quant à la roue, elle est sollicitée en rotation par l’action de la force motrice. Durant les mouvements alternatifs du pendule, les dents de la roue sont attirées par l’aimant permanent B. L’ensemble de ces dents constitue une bande ondulée de forme sinusoïdale qui, en fermant le circuit magnétique, suit les déplacements de l’aimant et, par conséquent, du pendule. Grâce à la forme de cette bande, la roue avance d’un pas à chaque oscillation.

Par le fait de l’action mutuelle, l’entretien du pendule est assuré puisque la roue se trouve sous l’action de la force motrice. Cette transmission se fait exclusivement par attraction magnétique, sans contact et sans bruit. Clifford, ainsi que d’autres constructeurs, appliquent également ce système à un oscillateur à lame vibrante comme l’indique la figure 21-5. Le tout est toujours constitué par un aimant 1, formant un cadre ouvert en B, de manière à avoir deux pôle N et S. L’aimant est fixée à la base C par l’intermédiaire d’ne lame élastique D en élinvar, donc, en matière à faible coercition thermo-élastique. L’ensemble aimant-permanent t lame constitue l’oscillateur. Dans l’espace compris entre les deux pôles de l’aimant vient s’insérer la roue d’échappement E à denture échancrée F. La planche de la roue elle-même est ajourée de manière à constituer autant de bras qu’il y a de dents. Chaque bras, de forme particulière évasée, est située en regard du vide laissé entre deux dents. Le tout est constitué de telle sorte que denture, bras et jante forment ensemble une piste ondulée en matière à haute perméabilité magnétique. Cette piste agrandie est représentée à la figure 21-6.

Dès que la roue d’échappement se met à tourner sous l’action de la force motrice, les deux poles de l’aimant A suivent l’ondulation de la piste magnétique provoquant la vibration du système oscillant constitué par la lame vibrante D et l’aimant permanent A. La vitesse de la roue d’échappement est ainsi synchronisée à la fréquence propre de l’oscillateur.

Pour faciliter le démarrage de l’oscillateur, il faut que le flux magnétique entre les deux pôles embrasse une partie des vides, autrement dit, que la jante soit plus étroite que l’extrémité des pôles. Afin d’atteindre une certaine précision de marche, l’amplitude des oscillations de l’organe récepteur doit être constante, ce qui implique un moment de moteur constant. Aussi, certains constructeurs préconisent-ils l’emploi d’un mécanisme à force constante qui peut être du type décrit au chapitre 19. Dans le même but, une réalisation est complétée par un volant stabilisateur associé à la roue d’échappement. A l’instar du même échappement destiné aux pendules, celui-ci n’exige pas de lubrification puisqu’aucune pièce n’est en contact. Contrairement à l’échappement mécanique conventionnel, la roue tourne constamment, de sorte que l’influence de l’inertie des organes est plus faible que pour une marche saccadée.

L’oscillateur peut être complété par un dispositif permettant de régler la pénétration de l’aimant dans la roue et parfois, d’un curseur adapté à l’aimant pouvant être déplacé longitudinalement, pour ajuster la période de l’oscillation.

A noter qu’un tel mécanisme est réversible de sorte que l’on peut imaginer de commander la rotation d’une roue et d’un rouage à partir d’un mouvement alternatif. Dans ce cas, l’oscillateur serait entretenu électriquement. (*)

Dans une construction similaire, l’aimant est porté par la roue, tandis que la piste magnétique est fixé au bâti du mouvement (fig. 21-7).