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L’échappement est le mécanisme placé entre la source d’énergie et l’organe réglant. Il a pour but de compter les oscillations de l’organe réglant ainsi que d’entretenir celui-ci. Son fonctionnement est optimal s’il transmet l’énergie sur une partie précise et fine de la course de l’oscillateur, généralement au plus proche du point de repos, on parle alors d’échappement libre. La recherche de l’échappement perturbant le moins possible le balancier spiral dans sa course, a mené à l’utilisation de l’échappement à ancre suisse et de l’échappement à détente. Malgré de nombreux développements, l’échappement reste une pièce qui a un très faible rendement, env. 35%.
Afin de réaliser notre premier échappement Résonique nous sommes partis sur les exigences suivantes : créer l’échappement le plus simple et efficace possible, adapté à des fréquences plus élevées, fonctionnant pour un oscillateur vibrant à des amplitudes nettement plus faibles, et atteignant un rendement supérieur. Il nous a paru donc nécessaire de réduire les problèmes de chocs et de trouver un système d’échappement continu ou celui-ci ne fait plus d’aller retour. Cela nous a orienté vers l’utilisation d’un échappement de type magnétique où les forces sont transmises sans contact.
Les premiers échappements Résonique présentés par De Bethune étaient constitués d’une roue faite dans un matériau ferromagnétique avec un profil de dent optimisé afin d’avoir un échange de force entre la roue d’échappement et les aimants fixés sur l’oscillateur de forme sinusoïdale. Ce type d’échappement présente, si l’on applique un moment de force, une plage de couple où la vitesse de rotation de la roue se synchronise à la fréquence de vibration du résonateur, et permet ainsi d’entretenir ses oscillations et de mesurer le temps. Bien que cette méthode permette une parfaite synchronisation entre la vitesse de l’échappement et les oscillations du résonateur, il s’est avéré qu’elle tend à trop accompagner l’oscillateur dans ses déplacements et crée donc des perturbations sur l’isochronisme de celui-ci. Nos premiers échappements nous ont permis d’entretenir des oscillateurs à hautes fréquences avec un rendement nettement plus élevé qu’un échappement standard, soit environ 70%.
Nous avons donc travaillé sur la recherche d’un échappement magnétique qui transmet cycliquement l’énergie sous forme d’une impulsion. Nous avons développé une roue avec un profil spécifique qui transfert l’énergie sur une part plus courte du mouvement de l’oscillateur. La force est transmise par impulsion, comme c’est le cas pour un échappement à ancre standard. Ce profil permet de réduire la durée de contact (magnétique) entre les deux organes et réduit donc nettement les perturbations de l’isochronisme du résonateur, tout en gardant un rendement élevé.
Nous avons même été plus loin en testant les possibilités d’entretenir un oscillateur sur une part réduite de son cycle, c’est-à-dire à une vitesse inférieure à un multiple entier près de sa fréquence. Ceci garantit une liberté de mouvement sur une période encore plus grande du résonateur. C’est le principe de l’échappement à détente qui nous en a donner l’idée: il transfert son énergie au balancier spiral deux fois moins souvent qu’un échappement à ancre ce qui lui confère des qualités chronométriques élevées. Cette possibilité a été envisagée car l’amélioration du facteur de qualité de nos oscillateurs réduit la proportion de perte d’amplitude en fonction du nombre d’oscillations libres. Par exemple si on donnait une impulsion à un balancier spiral de bonne qualité Q=250 que toutes les 2 oscillations, en équivalence on pourrait donner une force que toutes les 12 périodes à un oscillateur de facteur de qualité Q=1500.
Ces recherches nous ont permis d’améliorer considérablement les problèmes de variation de marche. L’échappement magnétique à impulsion reste un peu plus délicat pour maintenir la synchronisation. Forts de nos connaissances et expériences, nous sommes maintenant en phase de tester des échappements plus proches de ceux que l’ont connait en horlogerie: des échappements qui garantissent la synchronisation tout en laissant l’oscillateur libre. Le dispositif sera un peu plus complexe mais reste dans l’optique d’être le plus simple et efficace. Nous en reparlerons sur ce blog.
Comparaison entre l’échappement à impulsion cyclique et l’échappement sinusoïdale à 8 dents
