Une « petite merveille »

Une montre qui donne l’heure, c’est bien. Une montre qui donne l’heure précise, c’est mieux. Une montre mécanique qui fait les deux à la fois sans faillir pendant des décennies, c’est une petite merveille. Merveille que des génies des sciences et des techniques ont mis des siècles à peaufiner pour la rendre plus fiable, plus résistante, plus ergonomique. En un mot, quasi éternelle. Avec une montre mécanique, pas besoin de piles, de recharge ou de réseau électrique, elle fonctionne en parfaite autonomie. Et pour autant que vous en prenez soin, elle sera en toutes circonstances « votre meilleure amie » : sûre, ponctuelle, fidèle et résistante à toutes vos gesticulations.

Des machines qui donnent l’heure

Mais de quoi parle-t-on en précisant qu’une montre est « mécanique ». Historiquement, dès le 14^e siècle, clepsydres et sabliers mis à part, les instruments servant au décompte du temps ont été conçus comme des « machines ». Monumentales à leurs débuts, de poche par la suite, pour terminer aujourd’hui sur nos poignets, ces « machines » ont connu de nombreux développements techniques. Leur principe de base est toutefois resté le même avec une origine « mécanique » de l’énergie nécessaire à leur fonctionnement via un ressort ou un poids. Ce type de montres forme ainsi une catégorie horlogère à part entière. Catégorie que l’on oppose généralement aux montres électroniques à quartz et, depuis peu, aux montres connectées qui, elles, intègrent un mouvement alimenté par une pile, rechargeable ou non, et régulée par microprocesseur.

Six organes

Les montres mécaniques, de la plus simple à la plus complexe, sont toutes basées sur une même « chaîne » de fonctionnement servant à la gestion de l’énergie : du stockage à l’affichage de l’heure. Autrement dit, pour faire tourner les aiguilles servant à l’indication des heures, minutes et, éventuellement, des secondes, il faut de l’énergie. Tout comme les moteurs de voiture ont besoin d’énergie sous forme de carburant transformé en énergie mécanique par combustion. Dans une montre mécanique, cette énergie doit être contrôlée pour que les aiguilles tournent à la bonne vitesse. C’est là toute la magie des calibres mécaniques dont l’agencement des quelque 130 composants de base doit être parfaitement orchestré pour que l’affichage soit le plus précis possible. En conséquence, on subdivise généralement les mouvements mécaniques en six organes distincts dont chacun remplit une fonction bien précise dans la chaîne énergétique.

1. Remontoir – la couronne de remontoir sert à ajuster et remonter la montre
2. Energie – le barillet sert à accumuler l’énergie
3. Rouage – les roues ou train de rouage servent à transmettre l’énergie
4. Echappement – l’ancre et la roue d’échappement servent à distribuer l’énergie
5. Régulation – le balancier-spiral sert à réguler l’énergie
6. Affichage – les aiguilles servent à afficher le temps et les fonctions

Remontage

Pour qu’une montre fonctionne, elle a donc besoin d’énergie. Dans une montre mécanique, celle-ci est fournie par un ressort logé dans un petit conteneur appelé barillet. Or pour fournir l’énergie nécessaire, ce ressort doit être tendu (armé). C’est précisément le rôle du remontoir dans les mouvements ou calibres à remontage manuel ou de la masse oscillante (rotor) dans les mouvements à remontage automatique. En tournant la couronne de la montre dans un sens puis dans l’autre (remontage manuel), ou simplement en enfilant sa montre dont le rotor tourne librement en fonction des mouvements naturels du porteur (remontage automatique), le ressort se tend progressivement. On notera que le remontoir sert également à mettre sa montre à l’heure. En tirant légèrement sur la couronne, le remontoir se connecte alors au mécanisme de l’aiguillage.

Stockage

Le stockage de l’énergie se fait dans le barillet, organe moteur du mouvement mécanique qui se présente sous la forme d’une petite boîte cylindrique (tambour) contenant le ressort-lame ou ressort de barillet cité ci-dessus. Une fois armé et en se détendant, ce ressort va imprimer un mouvement de rotation au barillet qui se transmet au rouage par un jeu d’engrenages.

Transmission

C’est le rouage, ou train de rouage, qui assure la transmission d’énergie. Le rouage est constitué de plusieurs roues, dentées en périphérie et sur leur pignon central, qui engrènent l’une avec l’autre. Cet enchaînement permet d’obtenir un effet de démultiplication des vitesses de rotation selon les diamètres des roues et des pignons. Ces différentes vitesses de rotation vont déterminer l’avancée des aiguilles des heures, minutes et secondes.

Distribution

Après le remontage, le stockage et la transmission d’énergie, on entre dans le vif du sujet. Il s’agit en effet de transformer le flux d’énergie continu en provenance du barillet en pulsations, de la même manière que les pulsations du cœur distribuent le sang oxygéné dans les organes. Des pulsations qui serviront au décompte du temps. En d’autres termes, on passe d’une énergie linéaire à une énergie pas-à-pas. C’est précisément le rôle de l’échappement dont la fonction est de distribuer l’énergie. Simplement dit, l’échappement évite que le ressort se dévide d’un coup, comme ces petites voitures qui s’élancent d’une seule poussée une fois le ressort remonté.

Cette fragmentation de l’énergie est donc obtenue par l’échappement, constitué d’une roue d’échappement et d’une ancre dont les extrémités prennent la forme de deux bras d’un côté et d’une fourchette de l’autre. La roue d’échappement est entraînée par le train de rouage. Quant à l’ancre, en pivotant sur son axe, elle a pour rôle de séquencer cette rotation grâce à ses deux bras qui font un mouvement de bascule sur les dents de la roue d’échappement. Ce mouvement de va-et-vient de l’ancre (tic-tac), qui libère à chaque fois une dent de la roue d’échappement, permet ainsi d’obtenir une rotation par séquences, chaque séquence devenant une portion de temps.

Régulation

Pour un décompte précis du temps, la distribution d’énergie doit être régulière. Raison pour laquelle l’ancre est couplé à son extrémité en forme de fourchette au balancier-spiral, aussi dit régulateur ou oscillateur. Le balancier se présente comme un volant avec son axe équipé d’un très fin ressort appelé spiral. Sous la poussée de la roue d’échappement, la fourchette de l’ancre, en pivotant, va donner des impulsions qui entraînent le balancier. Celui-ci, couplé au ressort-spiral, effectue alors des rotations aller-et retour sur son axe.

Concrètement, le mouvement de bascule de l’ancre sert, du côté des bras, à bloquer et libérer alternativement la roue d’échappement et, du côté de la fourchette, à imprimer une rotation au balancier qui effectue un mouvement de va-et-vient grâce à son ressort spiral. Deux actions interdépendantes dans la mesure où l’échappement sert à actionner l’oscillateur qui, lui, donne la cadence. Comme un métronome qui bat la mesure, le régulateur sert à libérer des portions d’énergie de manière la plus régulière possible, gage de précision de la montre.

Affichage

On l’aura compris, c’est le régulateur qui imprime la cadence au mouvement mécanique par le jeu de va-et-vient du balancier spiral (oscillation). Une cadence qui dicte la vitesse de rotation de la roue d’échappement et, par voie de conséquence, du train de rouage dont les roues servent aux indications horaires par la rotation des aiguilles.

Le graal de la précision

Comme on le voit, les montres mécaniques sont équipées de calibres ingénieux où chaque composant a un rôle bien précis à jouer. Les problèmes principaux tiennent notamment à la taille de ces composants. Le spiral, par exemple, a l’épaisseur d’un cheveu. Ils naissent également des pertes d’énergie et de puissance dans la transmission des forces, en raison des frottements et de l’usure. Ils peuvent également provenir de mauvais ajustements, vu qu’on parle en micron…  Pour toutes ces raisons, la précision des mouvements mécaniques est un véritable défi que les horlogers ont relevé depuis des siècles avec de nombreuses innovations à la clé. Le graal pour la profession, celui de la précision extrême, est aujourd’hui dicté par le Contrôle officiel suisse des chronomètres (COSC). Pour obtenir le label du COSC, une montre mécanique doit fonctionner avec un écart de marche qui ne dépasse pas -4 à +6 secondes par jour.