Les techniques de mesure du temps

La base de l'horlogerie : l'échappement

La maîtrise de la mécanique

C'est à peu près à partir du XIV que l'horloge mécanique a vu le jour puis son emploi s'est très largement généralisé. Pour permettre la mesure du temps mécaniquement, il fallait concevoir un système qui puisse élaborer un découpage du temps en impulsions quantifiables et qui marche en autonomie en tout cas pour la majeure partie de son utilisation et donc un mécanisme à mouvement quasi-perpétuel.

Le système, qui permettra de passer d'une énergie distribuée continument à une énergie quantifiable, s'appelle l'échappement. Afin d'obtenir une discrétisation la plus précise et la plus régulière possible, l'échappement sera en contact également avec un organe régulateur qui est soit un pendule, soit une balancier-spirale soit un oscillateur. D'où le schéma suivant:

schéma_montre

L'échappement intervient au niveau de la case intitulé "Entretien du mouvement".

Il existe deux catégories d'échappement:

Les premiers échappements qui n'aient jamais été créés reprenaient la première technologie. Le premier échappement qui exista fût probablement celui du foliot avec échappement à roue de rencontre:

foliot
Fig.2: Schéma d'un foliot avec échappement à roue de rencontre.

Ce type d'échappement avait pour inconvénient d'avoir des impulsions non isochrones dépendant de l'amplitude du foliot. Il faudra donc attendre Huygens et ses travaux sur l'isochronisme (1659) pour concevoir un pendule isochrone (pendule cycloïdal) et une horloge bien plus précise que toutes les précédentes.

Horloge Huygens
Fig.3: Schéma d'une horloge à pendule isochrone de Huygens

Malgré tous ses travaux sur l'isochronie, Huygens se rend compte finalement que d'utiliser un pendule aux petits angles permet de rendre certains paramètres négligeable surtout celui de l'amplitude. Et donc il vient que la période d'oscillation devient indépendante de l'amplitude si l'on utilise des angles inférieurs à 5°. Cependant, si la théorie a fait énormément de progrès en peu de temps, la mécanique et les matériaux utilisés ne permettent pas de satisfaire pleinement les modèles établis. En effet, le type d'échappement utilisé à roue de rencontre nécessite un effort important pour franchir chaque cran. C'est ainsi que la technologie d'échappement dit à ancre voit le jour, inventé par Clément en 1660. Graham a également beaucoup travaillé sur ce type d'échappement. Les plus courants à l'époque furent: Echappement à repos pour horloge de Graham (1715) et l'échappement à ancre pour montre.

échappement à ancre
Fig.4: Echappement à repos pour horloge de Graham (à gauche) et échappement à ancre pour montre (à droite)

De nos jours, pour les montres l'échappement à ancre reste le plus utilisé. Récemment OMEGA a conçu un échappement coaxial. Ce type d'échappement proche de par sa structure de l'échappement à ancre, permet d'être moteur dans les deux sens de rotation du balancier. On obtient de fait encore plus de régularité.


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Bien sûr, l'échappement n'a pas été le seul élément de l'horlogerie à connaître autant de développement. La fonction moteur entre autre du mouvement à également été sujette à d'importantes modifications et notamment grâce à l'apparition du quartz
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2008 Romain Lepaul, Ghislain Poncet, Vincent Rognon. INSA Strasbourg promotion MIQ2009.