Le résonateur à couteau à pivotement spatial (point central de l’invention)
Le rêve de tout horloger, depuis bien longtemps, serait de pouvoir profiter de pivots de balancier les plus minuscules possible pour ralentir et perturber le moins possible la bonne marche de ce dernier, car plus les pivots sont petits, plus les frottements diminuent. Depuis des siècles, c’est une lutte sans merci entre le poids du balancier, son inertie, la fragilité des pivots, les frottements, l’angle de levée et l’amplitude…
Actuellement, dans un mouvement horloger, le diamètre des pivots de balancier mesure environ un dixième de millimètre. On pourrait rêver, par exemple, d’un pivot incassable d’un diamètre dix fois inférieur, soit un centième de millimètre ! Quelles en seraient alors les incidences ?
« La diminution formidable des frottements provoquera une importante augmentation du facteur qualité de l’oscillateur » assure la marque dans son communiqué. Le facteur qualité représentant sa capacité à évoluer seul depuis sa mise en route jusqu’à son arrêt complet.
Pour résumer, avec ce type d’oscillateur, on accéderait à de bien meilleures performances chronométriques et à une durée de marche sans précédent. Ce rêve impossible et extraordinaire est sur le point de se réaliser... avec un nouveau genre de pivot, « le pivot spatial ». Un vrai miracle tridimensionnel, avec tous les avantages en stabilité mécanique d’un pivot classique en dur, mais sans sa fragilité…
Pour mieux comprendre, il faut se représenter virtuellement ce long pivot parfaitement cylindrique, une sorte de fil microscopique fragmenté en trois parts déplacées selon un plan puis au final, s’articulant autour de son axe. Chacun des éléments de fragments demi-cylindriques pouvant agir sur un secteur propre, reformant à des niveaux différents un pivot parfait.
Ces fragments demi-cylindriques représentent le fil des lames du couteau et sont contrôlés, comme encerclés, par les entailles en V de trois sphères en rubis, dont une se trouve en opposition par rapport aux deux autres, légèrement en retrait pour laisser un jeu radial aux pivots. Ces sphères, de par leur forme, agissent comme une rotule pour s’auto-positionner parfaitement dans l’alignement du fil des lames. Deux contres-pivots avec suspensions, type parachute, limitent le jeu axial sur deux becs aux extrémités de la lame centrale.
Le plus surprenant, c’est que l’esprit traditionnel horloger est préservé ; l’invention -simple et compliquée à la fois- va au-delà des espérances les plus folles… Les possibilités technologiques que peuvent apporter un tel système sont particulièrement intéressantes. Ces infimes pivots incassables peuvent recevoir un balancier ayant une inertie très élevée ; tout devient alors possible… et à repenser.
Le point d’impulsion de l’échappement, par exemple, peut être placé en périphérie du volant d’inertie, ce qui permet de diminuer l’angle de levée du balancier, autorisant « le sacrilège » de bannir les grandes amplitudes. C’est idéal, puisque l’angle du secteur taillé dans la sphère ne doit pas excéder 90°. Le déplacement angulaire maximal du balancier, avant rebattement, est de l’ordre de 80° et son secteur angulaire de travail de 60°, soit une amplitude de 30°. Ces basses amplitudes permettent des fréquences très élevées, peu gourmandes en consommation d’énergie.
Pour la recherche et le développement, toute la palette de matériaux et toutes les technologies actuelles vont être exploitées pour mener à terme le plus sûrement et le plus sérieusement cet audacieux challenge. « Cependant, nos anciens auraient eu les moyens, eux-aussi, de relever le défi en utilisant un outillage traditionnel adapté… » remarque Dominique Renaud dans son communiqué.
La taille hors norme de l’oscillateur de la DR01 a été choisie afin de mettre en évidence le concept et faciliter sa mise au point. Les éléments du couteau pourront être resserrés et les longueurs des lames diminuées. Une étude en parallèle démontre qu’il sera possible de bénéficier à moyen terme d’un nouveau mouvement de faible épaisseur.
Le rêve de tout horloger, depuis bien longtemps, serait de pouvoir profiter de pivots de balancier les plus minuscules possible pour ralentir et perturber le moins possible la bonne marche de ce dernier, car plus les pivots sont petits, plus les frottements diminuent. Depuis des siècles, c’est une lutte sans merci entre le poids du balancier, son inertie, la fragilité des pivots, les frottements, l’angle de levée et l’amplitude…
Actuellement, dans un mouvement horloger, le diamètre des pivots de balancier mesure environ un dixième de millimètre. On pourrait rêver, par exemple, d’un pivot incassable d’un diamètre dix fois inférieur, soit un centième de millimètre ! Quelles en seraient alors les incidences ?
« La diminution formidable des frottements provoquera une importante augmentation du facteur qualité de l’oscillateur » assure la marque dans son communiqué. Le facteur qualité représentant sa capacité à évoluer seul depuis sa mise en route jusqu’à son arrêt complet.
Pour résumer, avec ce type d’oscillateur, on accéderait à de bien meilleures performances chronométriques et à une durée de marche sans précédent. Ce rêve impossible et extraordinaire est sur le point de se réaliser... avec un nouveau genre de pivot, « le pivot spatial ». Un vrai miracle tridimensionnel, avec tous les avantages en stabilité mécanique d’un pivot classique en dur, mais sans sa fragilité…
Pour mieux comprendre, il faut se représenter virtuellement ce long pivot parfaitement cylindrique, une sorte de fil microscopique fragmenté en trois parts déplacées selon un plan puis au final, s’articulant autour de son axe. Chacun des éléments de fragments demi-cylindriques pouvant agir sur un secteur propre, reformant à des niveaux différents un pivot parfait.
Ces fragments demi-cylindriques représentent le fil des lames du couteau et sont contrôlés, comme encerclés, par les entailles en V de trois sphères en rubis, dont une se trouve en opposition par rapport aux deux autres, légèrement en retrait pour laisser un jeu radial aux pivots. Ces sphères, de par leur forme, agissent comme une rotule pour s’auto-positionner parfaitement dans l’alignement du fil des lames. Deux contres-pivots avec suspensions, type parachute, limitent le jeu axial sur deux becs aux extrémités de la lame centrale.
Le plus surprenant, c’est que l’esprit traditionnel horloger est préservé ; l’invention -simple et compliquée à la fois- va au-delà des espérances les plus folles… Les possibilités technologiques que peuvent apporter un tel système sont particulièrement intéressantes. Ces infimes pivots incassables peuvent recevoir un balancier ayant une inertie très élevée ; tout devient alors possible… et à repenser.
Le point d’impulsion de l’échappement, par exemple, peut être placé en périphérie du volant d’inertie, ce qui permet de diminuer l’angle de levée du balancier, autorisant « le sacrilège » de bannir les grandes amplitudes. C’est idéal, puisque l’angle du secteur taillé dans la sphère ne doit pas excéder 90°. Le déplacement angulaire maximal du balancier, avant rebattement, est de l’ordre de 80° et son secteur angulaire de travail de 60°, soit une amplitude de 30°. Ces basses amplitudes permettent des fréquences très élevées, peu gourmandes en consommation d’énergie.
Pour la recherche et le développement, toute la palette de matériaux et toutes les technologies actuelles vont être exploitées pour mener à terme le plus sûrement et le plus sérieusement cet audacieux challenge. « Cependant, nos anciens auraient eu les moyens, eux-aussi, de relever le défi en utilisant un outillage traditionnel adapté… » remarque Dominique Renaud dans son communiqué.
La taille hors norme de l’oscillateur de la DR01 a été choisie afin de mettre en évidence le concept et faciliter sa mise au point. Les éléments du couteau pourront être resserrés et les longueurs des lames diminuées. Une étude en parallèle démontre qu’il sera possible de bénéficier à moyen terme d’un nouveau mouvement de faible épaisseur.
L’échappement expérimental rotatif libre à impulsions directes de type détente à coups perdus
Ce facteur qualité extrêmement élevé permet également l’utilisation d’un échappement de type « coup perdus », afin de limiter le nombre d’impulsions délivrées pour relancer le balancier, ce qui augmente encore de façon importante la réserve de marche. Le balancier peut ainsi osciller très librement sur une durée plus importante avec une grande régularité sur plusieurs alternances, amenant un potentiel de précision accru. Les coups perdus permettent de fait de diminuer les perturbations de l’oscillateur et de cumuler les amplitudes libres.
La DR01 possède donc un véritable échappement laboratoire qui permet, grâce à un ensemble rotatif de distribution sur quatre niveaux, de compter, de contrôler, de déclencher et de sécuriser. Les principaux éléments de l’échappement peuvent être modifiés pour changer certains paramètres et multiplier les expériences, tout en préservant le principe. On peut agir ainsi sur le nombre de coups perdus, les impulsions, la fréquence et tout cela en synergie avec le ressort du résonateur et son ensemble de réglage test, adaptable lui aussi.
La mode en travail actuellement sur la DR01 comporte 9 coups perdus et 1 impulsion. Il profite donc d’une belle amplitude cumulée, avec un angle de levée du balancier très intéressant de seulement 15° à chaque impulsion, soit une fois toutes les 10 alternances. Avec une fréquence de 36’000 alternances par heure, les premiers calculs théoriques, en tenant compte du rapport entre l’énergie fournie par le barillet et l’énergie consommée à l’impulsion, donnent une réserve de marche d’environ deux semaines avec un simple barillet et un mobile supplémentaire dans la transmission !
Détail intéressant, la durée entre deux impulsions étant d’une seconde, le rapport de rouage final a été calculé pour que la roue de secondes ne saute que d’un pas unique par impulsion, en faisant d’elle une seconde morte « VRAIE ».
Tout reste ouvert pour l’avenir, pour des échappements originaux et complètement novateurs. Bien entendu, d’autres types d’échappements déjà existants et même de type pendule pourraient être adaptés sur ce format à basse amplitude.
L’ensemble de réglage test à ressort multiformes
L’amplitude très minime permet pour le rappel du balancier de se passer du spiral si on le désire. On utilise ici un ressort de résonateur original en forme d’arbalète qui, selon les premières simulations, est très intéressant.
Cependant, toutes formes nouvelles et toutes les longueurs de ressort peuvent être utilisées, le but étant de trouver la configuration adéquate pour un isochronisme idéal. On peut également expérimenter plusieurs fréquences puisque l’échappement est adaptable.
La DR01 comporte sur cet ensemble de réglage-test un système de table XY à guidage col. Cette table permet de modifier la longueur active, de centrer le ressort du résonateur et de lui donner des effets de tension pour étudier son comportement dans diverses positions. Un dispositif de contrôle et d’ajustement du battement est également utilisé.
Il s’agit de tester les comportements et de comprendre les réactions du ressort. Un dispositif de réglage micrométrique pourrait être rajouté si nécessaire. Un mécanisme, de type raquetterie, réagissant aux températures et agissant directement sur le ressort du résonateur pour en augmenter ou en diminuer la longueur active est à l’étude.
Ce facteur qualité extrêmement élevé permet également l’utilisation d’un échappement de type « coup perdus », afin de limiter le nombre d’impulsions délivrées pour relancer le balancier, ce qui augmente encore de façon importante la réserve de marche. Le balancier peut ainsi osciller très librement sur une durée plus importante avec une grande régularité sur plusieurs alternances, amenant un potentiel de précision accru. Les coups perdus permettent de fait de diminuer les perturbations de l’oscillateur et de cumuler les amplitudes libres.
La DR01 possède donc un véritable échappement laboratoire qui permet, grâce à un ensemble rotatif de distribution sur quatre niveaux, de compter, de contrôler, de déclencher et de sécuriser. Les principaux éléments de l’échappement peuvent être modifiés pour changer certains paramètres et multiplier les expériences, tout en préservant le principe. On peut agir ainsi sur le nombre de coups perdus, les impulsions, la fréquence et tout cela en synergie avec le ressort du résonateur et son ensemble de réglage test, adaptable lui aussi.
La mode en travail actuellement sur la DR01 comporte 9 coups perdus et 1 impulsion. Il profite donc d’une belle amplitude cumulée, avec un angle de levée du balancier très intéressant de seulement 15° à chaque impulsion, soit une fois toutes les 10 alternances. Avec une fréquence de 36’000 alternances par heure, les premiers calculs théoriques, en tenant compte du rapport entre l’énergie fournie par le barillet et l’énergie consommée à l’impulsion, donnent une réserve de marche d’environ deux semaines avec un simple barillet et un mobile supplémentaire dans la transmission !
Détail intéressant, la durée entre deux impulsions étant d’une seconde, le rapport de rouage final a été calculé pour que la roue de secondes ne saute que d’un pas unique par impulsion, en faisant d’elle une seconde morte « VRAIE ».
Tout reste ouvert pour l’avenir, pour des échappements originaux et complètement novateurs. Bien entendu, d’autres types d’échappements déjà existants et même de type pendule pourraient être adaptés sur ce format à basse amplitude.
L’ensemble de réglage test à ressort multiformes
L’amplitude très minime permet pour le rappel du balancier de se passer du spiral si on le désire. On utilise ici un ressort de résonateur original en forme d’arbalète qui, selon les premières simulations, est très intéressant.
Cependant, toutes formes nouvelles et toutes les longueurs de ressort peuvent être utilisées, le but étant de trouver la configuration adéquate pour un isochronisme idéal. On peut également expérimenter plusieurs fréquences puisque l’échappement est adaptable.
La DR01 comporte sur cet ensemble de réglage-test un système de table XY à guidage col. Cette table permet de modifier la longueur active, de centrer le ressort du résonateur et de lui donner des effets de tension pour étudier son comportement dans diverses positions. Un dispositif de contrôle et d’ajustement du battement est également utilisé.
Il s’agit de tester les comportements et de comprendre les réactions du ressort. Un dispositif de réglage micrométrique pourrait être rajouté si nécessaire. Un mécanisme, de type raquetterie, réagissant aux températures et agissant directement sur le ressort du résonateur pour en augmenter ou en diminuer la longueur active est à l’étude.
