Cours d'échappement

Généralités classification

Echappement: mécanisme placé entre le rouage et le balancier de la plupart des instruments destinés à mesurer le temps.
L'échappement a pour fonction d'entretenir les oscillations de l'organe réglant constitué par le balancier ou le pendule.

BUT DE L'ÉCHAPPEMENT :

L'échappement a pour but d'entretenir et de compter les oscillations de l'organe régulateur. 
A cet effet, il laisse périodiquement échapper une parcelle d'énergie motrice pour la restituer à l'organe régulateur. (la durée de cette fonction se situe entre 10 et 15 ms.) Schéma de la montre mécanique.

L'échappement doit entretenir le mouvement de l'organe régulateur en lui assurant une liberté aussi grande que possible, afin d'en assurer l'isochronisme.

Organe régulateur =oscillateur = balancier-spiral = pendule, etc…

Définition de l'isochronisme :

Un mouvement est isochrone, lorsque la durée des périodes (durée d'une oscillation) est constante quelque soit la grandeur de l'amplitude. 

Différents types d'échappements :

Les échappements mécaniques, utilisés en horlogerie, peuvent se classer en deux catégories :

1. - Les échappements à contact permanent, dans lesquels le balancier est constamment en contact avec une pièce de l'échappement; ils comprennent :

  • L'échappement à recul dans lequel les surfaces de repos sont excentriques, ce qui oblige la roue d'échappement à reculer fortement pendant une partie de l'oscillation.

    L'échappement à roue de rencontre, généralement appelé " échappement à verge ". 
    C'est le plus ancien des échappements; il a été utilisé dans les premières horloges mécaniques, puis dans les montres jusqu'aux environs de 1830. 
    Un axe vertical, monté sur le balancier, appelé la verge, porte deux palettes qui reçoivent les impulsions de la roue de rencontre. 

    C'est un échappement à recul. 
  • Les échappements à repos frottants, dont les surfaces de repos sont concentriques et ne provoquent de ce fait aucun recul de la roue d'échappement. 

    L'échappement à cylindre, inventé par George Graham vers 1720. 
    Cet échappement, dès la fin du XVIlle siècle a remplacé avantageusement l'échappement à verge, dans les montres de qualité. Il a été utilisé jusqu'à la fin du XIXe siècle pour les montres de fabrication courante. 

    La roue d'échappement a en général 15 dents. 
    Monté sur l'axe du balancier, le cylindre est formé par un petit tube en acier poli muni d'une encoche dans laquelle les dents de la roue d'échappement peuvent pénétrer. 
    L'action de cet échappement s'effectue en deux temps : pendant la position de repos, la pointe de la dent frotte contre l'écorce du cylindre, puis l'impulsion est donnée sur la lèvre d'entrée dans l'encoche.
    C'est un échappement à repos frottant.

 

Echappement à roue de rencontreEchappement de GrahamEchappement à cylindre

 

2 - Les échappements libres : le balancier n'est en contact avec l'échappement que pendant le dégagement et l'impulsion. En dehors de ces fonctions, il effectue librement son arc supplémentaire.

  • Echappement à ancre suisse
  • Echappement à détente

 

Echappement à ancre suisse

Echappement à détente


Les fonctions de l'échappement

Les fonctions de l'échappement comprennent toujours trois périodes :

  1. Le dégagement

  2. L'impulsion

  3. L'arrêt

Dans le mouvement de l'organe régulateur, on distingue toujours deux périodes:

  1. l'angle de levée

  2. l'angle supplémentaire


Qualité d'un échappement :

  • La première condition de qualité d'un échappement est de remplir ses buts en apportant la plus faible perturbation possible à l'isochronisme des oscillations de l'organe régulateur.
  • La seconde condition est d'avoir un rendement mécanique aussi élevé que possible, c'est à dire que ses fonctions se fassent en absorbant le moins d'énergie possible.


Le rendement mécanique des échappements est mauvais puisque le meilleur d'entre eux, "l'échappement à ancre", ne transmet à l'organe régulateur que le 30% de la force motrice qu'il reçoit.
Cela provient de l'inertie des masses qu'il faut mettre rapidement en mouvement, des frottements, et des chocs divers.

Les facteurs de qualité pour un échappement quelconque sont les suivants :

  1. Réduction du temps de contact avec l'organe régulateur.

  2. Légereté des pièces mobiles.

  3. Réduction des frottements.

  4. Réduction des chocs.

  5. Robustesse et sûreté des fonctions.

  6. Précision mécanique permettant de réduire au maximum les ébats et les sûretés.

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