Mécanismes de bobinage automatiques : Exploration du système de bobinage [Édition inverseur]

Dans le numéro de novembre 2022, consacré au centenaire de la naissance de la montre automatique, la rédaction de Chronos Japan s'est penchée sur le mécanisme de remontage automatique. Nous republions cet article sur webChronos. Cette fois-ci, nous examinerons le mécanisme de remontage automatique, en commençant par le système « reverser », le système de remontage le plus répandu aujourd'hui.

Mécanisme d'enroulement automatique : exploration du système d'enroulement et recherche de la solution adaptée [Édition à bascule]

Fonctionnalités

[Série séparée sur les mécanismes de remontage automatique] Montres automatiques célèbres qui marqueront les générations futures

Fonctionnalités

Considérons le mécanisme d'enroulement automatique du point de vue du « type inverseur »

　Parmi les mécanismes de remontage automatique, chacun présentant ses avantages et ses inconvénients, le plus répandu, des mouvements d'usage courant aux montres de luxe, est le mécanisme à inverseur. Ce dernier utilise une roue de commutation pour diriger de manière unidirectionnelle la rotation de la roue de transmission qui transmet l'énergie au barillet. Quelle est la solution optimale ? Nous allons ici examiner le cas de Breitling, une entreprise qui utilise aussi bien des mouvements d'usage courant que des mouvements développés en interne, et qui accorde une telle importance à la qualité de ses mouvements qu'elle les fabrique tous certifiés chronomètres.

Le mouvement chronographe développé en interne par Breitling, Cal.01

　En 2009, Breitling annonça enfin son premier mouvement chronographe automatique développé en interne, le Cal. 01. Avec un diamètre de 30 mm et une épaisseur de 7.2 mm, il était à peu près de la même taille que le Cal. 13 existant, mais avec une réserve de marche étendue d'environ 70 heures, un système de positionnement automatique pour le marteau de remise à zéro, une structure modulaire pour un entretien plus facile, et même un changement vers un mécanisme de remontage bidirectionnel utilisant un inverseur, il est facile d'imaginer qu'il a été développé comme un calibre de base interne plus performant plutôt que comme un simple remplacement.

L'inverseur en constante amélioration

　Cependant, comme c'est souvent le cas avec les mouvements de conception récente, on constatait initialement des différences individuelles dans la force de remontage du Cal. 01. Shigeru Hayashi, directeur du service après-vente du Studio Breitling Ginza, explique cela par des « différences individuelles de force dues à l'influence de la roue de commutation ». En effet, la roue de commutation utilisée dans le Cal. 01 actuel est la troisième génération depuis sa sortie en 2009. Hayashi précise :

« Depuis la sortie du Cal. 01 en 2009, l'inverseur a été amélioré environ tous les cinq ans, et l'inverseur de troisième génération actuellement utilisé, mis à jour en 2019, a presque complètement éliminé les différences individuelles. »

　Le bobinage unidirectionnel utilisé dans le calibre 13 est un bobinage par gravité capable de générer un couple élevé grâce à une masse oscillante importante, tandis que l'inverseur utilisé dans le calibre 01 est un bobinage accéléré qui utilise une masse oscillante légère à des vitesses de rotation élevées. Ceci est vrai pour les inverseurs en général, mais ils sont plus sujets à l'usure que d'autres méthodes telles que les bascules et les cliquets, et selon leur conception, leur bobinage peut également s'avérer complexe.

　De plus, lors du remontage manuel du ressort de barillet, le mécanisme d'inversion tourne à grande vitesse, ce qui le soumet à des contraintes importantes. C'est pourquoi les fabricants de montres prennent des mesures telles que le durcissement de sa surface afin d'accroître sa durabilité. Par exemple, les mécanismes d'inversion Rolex sont anodisés pour limiter les frottements. Leur couleur rouge caractéristique témoigne de ce procédé d'anodisation.

　Hayashi a également déclaré ce qui suit à propos de l'inverseur Cal.01 :

« L'inverseur est livré en kit depuis notre siège social en Suisse. Lors de la maintenance, nous utilisons une huile plus épaisse comme la HP1300, mais l'inverseur lui-même est une pièce d'usure ; par conséquent, selon son état, nous pouvons être amenés à remplacer l'ensemble de la pièce. »

　De ce fait, l'inverseur du Cal. 01 est un élément clé du mécanisme de remontage et est soumis à des contraintes bien plus importantes qu'on ne l'imagine. Comme l'explique M. Hayashi, c'est pourquoi le Cal. 01 a fait l'objet d'améliorations et d'évolutions constantes depuis sa création. Avec l'inverseur de troisième génération introduit en 2019, il semble qu'il ait enfin atteint sa pleine maturité.

Le rotor a été retiré de la Cal.01. L'inverseur en deux parties est visible en haut à droite. La petite roue dentée visible en haut à gauche de l'inverseur correspond à la roue intermédiaire ❷ de l'illustration ci-dessus. Lorsque le rotor est installé, son pignon est toujours en prise avec cette roue intermédiaire ❷ et les dents de l'inverseur supérieur.

L'inverseur et son support ont été retirés. L'image de gauche, vue de l'arrière, montre l'inverseur et la roue intermédiaire ❷. Parmi les deux inverseurs superposés, celui du bas est en prise avec la roue intermédiaire ❷. Les deux autres roues intermédiaires sont la roue de transmission et celle qui transmet au barillet le sens de rotation redressé par l'inverseur.

Le mécanisme automatique est composé de nombreux éléments

　Il va sans dire que ces améliorations et évolutions des composants et mécanismes sont intimement liées à la philosophie de conception du mouvement. Comme indiqué précédemment, comparée au Cal. 13, qui offre une réserve de marche d'environ 48 heures, celle du Cal. 01 a été portée à environ 70 heures. Cette réserve de marche exceptionnelle est indissociable de la philosophie de conception du mouvement, notamment de son mécanisme de remontage.

　Par exemple, Carl F. Bucherer, qui utilise un rotor périphérique pour sa masse oscillante, a commenté l'influence que la longue réserve de marche de ses mouvements a eue sur la conception de son mécanisme de remontage automatique :

Plus la réserve de marche est longue, plus le mécanisme de remontage automatique doit remonter le barillet rapidement pour atteindre sa capacité maximale. Il existe donc toujours un compromis entre l'autonomie et l'usure du système. Si la vitesse de remontage est trop rapide, le barillet se remontera à 100 % très vite, mais le mécanisme s'usera beaucoup plus rapidement. À l'inverse, si la vitesse de remontage est trop lente, le barillet ne sera pas suffisamment remonté dans un laps de temps donné pour atteindre sa capacité maximale.

　Autrement dit, même si on l'appelle simplement mécanisme de remontage automatique, il ne s'agit pas d'un système autonome, mais d'un ensemble de facteurs interdépendants. C'est pourquoi on comprend que la mise au point d'un mécanisme automatique soit loin d'être simple.

Calibre B20, développé conjointement avec Kenissi

　Un autre mouvement digne d'intérêt est le calibre B20, développé en collaboration avec Kenissi, qui suscite actuellement un vif intérêt dans l'industrie horlogère. Comme le montre l'image ci-dessous, le B20, à l'instar du calibre 01, utilise un inverseur dans son mécanisme de remontage. Cependant, la différence réside dans la disposition des inverseurs : alors que celui du calibre 01 possède une roue de commutation verticale, le B20 en possède deux, disposés côte à côte et séparés par une roue de transmission. Les amateurs horlogers avertis remarqueront immédiatement la grande similitude de cette disposition avec celle d'un inverseur Rolex. Cela se comprend aisément, puisque le B20 a été développé conjointement par Kenissi, une société fondée par Tudor, et Breitling. Toutefois, comparé à l'inverseur Rolex, celui du B20 est plus compact, témoignant d'une recherche de finesse et de polyvalence permettant d'intégrer des fonctions supplémentaires.

Les deux inverseurs, la roue de transmission et le support de la roue intermédiaire ont été démontés et retournés. Dans la calibrée 01, les deux inverseurs étaient superposés, tandis que dans la calibrée B20, ils sont placés de part et d'autre de la roue de transmission.

Les deux inverseurs comportent un mécanisme d'entraînement et un cliquet. Sur la photo ci-dessus, lorsque l'inverseur tourne dans le sens horaire, le cliquet s'enclenche sur les dents du mécanisme d'entraînement et tourne simultanément, remontant ainsi le ressort moteur. En tournant dans le sens antihoraire, le cliquet glisse sur les dents du mécanisme d'entraînement, permettant à l'inverseur de tourner librement.

Informations sur l'inverseur

Marques employées et mouvements majeurs
Série Rolex Cal.3200, Cal.4130, séries Audemars Piguet Cal.4300/4400, ETA 2892A2, et bien d'autres.

Avantages
Composé d'engrenages, il se prête à la production en série et peut être miniaturisé en fonction du modèle.

デメリット
Il est sujet à l'usure, et si l'huile vient à manquer, le rendement de l'enroulement aura tendance à diminuer.

[Avis général]
Le mécanisme d'inversion, perfectionné dans les années 1940, est devenu la norme pour le remontage automatique à partir des années 60. Ce mécanisme, utilisant des engrenages, présentait l'avantage d'une grande productivité et d'un angle mort réduit. Cependant, une conception imparfaite pouvait rendre le remontage difficile et sujet à l'usure. On considère également que le remontage des montres automatiques à remontage par gravité, notamment lors de travaux de bureau, est moins performant. C'est précisément la large diffusion du mécanisme d'inversion qui met en évidence le savoir-faire des fabricants.

Carl F. Bucherer et Capek sur la philosophie de conception des mouvements à remontage automatique
Édition Reverser

　Actuellement, le modèle standard dans l'industrie horlogère est le remontage réversible, qui utilise des engrenages pour remonter le mouvement dans les deux sens. Nous nous intéresserons ici à deux entreprises qui ont combiné des mouvements périphériques et à micro-rotor atypiques avec des systèmes de remontage réversible.

　Carl F. Bucherer a probablement été le premier au monde à perfectionner un rotor périphérique fonctionnel. Le calibre CFB A1000, lancé en 2014, était également doté d'un mécanisme de remontage automatique à inverseur. L'explication est pourtant logique : leur rotor périphérique utilise des paliers en céramique dans trois de ses sections de maintien. Ils emploient également du zirconium (donc de la céramique) pour l'inverseur afin de réduire les frottements dans le mécanisme de remontage automatique. Pour optimiser les performances de l'inverseur, qui accélère le remontage automatique, la manufacture a cherché à garantir un mouvement aussi fluide que possible du rotor et du mécanisme de remontage. Il n'est donc pas étonnant que leurs mouvements de manufacture soient si réputés.

　Parallèlement, c'est Capek qui a modifié le mécanisme de remontage automatique, passant d'unidirectionnel à bidirectionnel. Le calibre SXH5 utilisé en Antarctique sera équipé d'un mécanisme de remontage automatique à inverseur. L'entreprise explique : « Lors du développement d'un nouveau système de remontage automatique, nous devons atteindre un facteur de remontage de 2 à 3.5. Or, obtenir un bon facteur de remontage est extrêmement difficile. C'est pourquoi nous poursuivons nos efforts de développement de systèmes de remontage automatique. » De ce fait, l'entreprise a opté pour un inverseur MPS avec palier en céramique intégré. Ce système est sans aucun doute supérieur à un système de remontage unidirectionnel.

　On pensait autrefois que les inverseurs ne convenaient qu'aux rotors centraux, mais les deux modèles mentionnés ici laissent entrevoir un changement qui pourrait survenir à l'avenir.

[Chronique de l'inverseur]
Rolex continue de perpétuer sa tradition de robustesse.

　Le mouvement Perpetual de Rolex, un mouvement automatique à rotor entièrement rotatif, occupe une place de choix dans l'histoire de l'horlogerie. Parmi ses caractéristiques, le mouvement automatique bidirectionnel réversible, utilisé depuis la sortie du calibre 1030 en 1950, incarne les valeurs de Rolex.

　À la fin des années 1920, Rolex, soucieuse de préserver l'étanchéité du boîtier Oyster sur le long terme, entreprit le développement d'un mouvement automatique afin de réduire la fréquence des remontages. En 31, la marque annonça le calibre de la série NA, doté d'un rotor à rotation complète. Ce mouvement était alors le seul à offrir un remontage optimal, malgré son orientation unidirectionnelle, réputée peu efficace en raison de la densité accrue du rotor.

　Cependant, pour alourdir le rotor grâce à l'utilisation de laiton à faible densité, il a fallu augmenter son épaisseur. Or, un rotor épais présentait l'inconvénient d'user plus rapidement le mécanisme de remontage et de provoquer des à-coups plus importants lorsque la montre fonctionnait à vide. De ce fait, Rolex a dû développer un mécanisme de remontage bidirectionnel en parallèle de celui d'un mécanisme unidirectionnel.

　En 1950, Rolex lance son premier mouvement à remontage bidirectionnel, le calibre 1030 (série 1000). Doté d'un inverseur simple à deux roues de commutation et d'une roue de transmission, le calibre 1030 offre un rendement de remontage élevé. Cependant, la grande vitesse de rotation des roues de commutation de l'inverseur, tant lors de la rotation du rotor que lors du remontage manuel, les rend sujettes à l'usure.

　Ce problème fut résolu avec son successeur, le calibre 1570 (série 1500), lancé en 65. Ce calibre était doté d'une roue de remontage de plus grand diamètre, en aluminium léger, ce qui réduisait l'inertie du mécanisme de remontage automatique, améliorant ainsi l'efficacité du remontage et diminuant l'usure. De plus, un traitement d'anodisation fut appliqué pour accroître la dureté superficielle de la roue de remontage, renforçant encore sa résistance à l'usure. On peut affirmer que le remontage automatique Rolex atteignit sa pleine maturité avec le calibre de la série 1500.

　Malgré cela, la société a continué à perfectionner ses mouvements automatiques, en privilégiant la durabilité et la facilité d'entretien. Le calibre 3035 (série 3000), lancé en 1977, en est un parfait exemple : il simplifiait le démontage et le remontage du mécanisme automatique. Si l'inverseur et la tige du rotor étaient toujours fixés par une agrafe, comme auparavant, sur la série 1500, l'accès à cette agrafe nécessitait le retrait d'une pièce de retenue fixée au rotor par deux vis.

　Cependant, la série 3000 a été améliorée : le clip peut désormais être retiré directement de l’arrière du rotor à l’aide d’une pince à épiler. On imagine aisément que la haute fréquence des calibres de cette génération a permis d’améliorer encore la facilité d’entretien.

　Le calibre 3135 (série 3100), lancé en 88, séduit par son rotor, le plus facile à démonter de tous les mouvements à ce jour. Il suffit de glisser une goupille dans un trou du pont pour le retirer. Sakyo Kubo, de Chrono Doctor, atelier de réparation horlogère qui nous a accompagnés pour cet entretien, affirme que la série 3100 est la plus facile à entretenir, du moins en ce qui concerne les mouvements à remontage automatique.

　Enfin, intéressons-nous au calibre de la série 3200, en service depuis 2015. Ce calibre a permis de réduire l'inertie du mécanisme de remontage automatique grâce à l'allègement de l'inverseur en aluminium. De plus, le rotor est maintenu par un roulement à billes, ce qui diminue la résistance due au frottement et améliore encore le rendement du remontage.

　Depuis plus de 70 ans, Rolex poursuit sans relâche l'objectif d'« accroître l'efficacité du remontage sans usure ». Le système d'inversion est peut-être la pièce qui incarne le mieux la conviction de la marque en matière d'horlogerie.