La cage : platine, ponts et rubis

Faisons le compte. Le balancier de notre calibre école fait 2,5 allers-retours par seconde. Une année compte environ 31,5 millions de secondes. En un an, il fait donc à peu près 79 millions d'allers-retours, et une montre bien entretenue doit tourner des dizaines d'années. Chacun de ces mouvements fait frotter l'extrémité de son axe contre son support. Supposons que ce support ne s'use que d'un milliardième de millimètre à chaque passage : en un an, le trou se serait agrandi de près de 8 centièmes de millimètre, plusieurs fois le jeu admis. La roue pencherait, et la montre serait fichue. Il faut donc des supports très particuliers, et un châssis qui les tienne parfaitement en place : c'est la cage.

La cage est formée d'une pièce de base, la platine, sur laquelle on visse des ponts. Les roues sont prises entre les deux, comme la garniture du sandwich du chapitre précédent.

[Schéma interactif]

Platine

plaque de base, en laiton ou en matière synthétique, percée de trous et creusée de noyures (logements) pour les mobiles. On y chasse des tenons, des goupilles, des pieds-vis et des pierres.

Pont

pièce vissée sur la platine qui tient l’extrémité supérieure des axes. Une montre simple compte en général 6 ponts : 5 côté ponts et 1 côté cadran.

Coq

le pont du balancier, fixé d’un seul côté par une vis (on dit « en porte-à-faux »).

Des trous parfaitement alignés

Un axe tourne dans deux trous : un dans la platine, un dans le pont. Si ces deux trous ne sont pas exactement l'un au-dessus de l'autre, l'axe penche, frotte, et la roue engrène mal avec sa voisine. Tout le problème de la fixation des ponts est donc de les remettre exactement à la même place à chaque remontage. Trois solutions existent :

• Pieds et vis : au moins deux pieds positionnent le pont, une ou plusieurs vis le serrent. Deux pieds suffisent, car deux points fixent une position sur un plan.
• Pieds-vis : positionnement et serrage en un seul point (au moins deux par pont) ; cela fait gagner de la place.
• Piliers rivés : sur les calibres bon marché « indémontables », qui ne se réparent pas.

Le pivot et l’ébat

Chaque axe se termine par un pivot, une extrémité amincie et polie comme un miroir. Son diamètre va de 0,06 mm pour un balancier à environ 0,2 mm pour un mobile de centre. Pour comparer, un cheveu mesure entre 0,05 et 0,1 mm : le pivot du balancier a l'épaisseur d'un cheveu fin.

Faut-il que le pivot remplisse exactement son trou ? Si c'était le cas, la moindre poussière ou la moindre dilatation le bloquerait. Il faut donc un petit jeu, l'ébat. Mais trop de jeu, et la roue penche, engrène mal, et la montre ne marche pas de la même façon à plat et debout. L'ébat est un compromis, mesuré en centièmes de millimètre :

• Ébat en hauteur : le mobile peut monter et descendre d’environ 0,02 à 0,04 mm, moins que l’épaisseur d’un cheveu fin.
• Ébat latéral : le pivot a quelques micromètres de place dans son trou.
• Trop peu d’ébat : la roue frotte et freine. Trop : elle bascule, l’engrenage fonctionne mal et la marche varie selon la position.

Pourquoi des rubis ?

Revenons à nos 79 millions de passages par an. Un pivot d'acier qui tourne dans un trou percé dans du laiton finirait par l'agrandir, et la roue se mettrait à pencher. On remplace donc le laiton, à chaque point critique, par une pierre : un rubis synthétique, c'est-à-dire du corindon (de l'alumine cristallisée). Il a trois qualités. Il est extrêmement dur : 9 sur l'échelle de Mohs, juste après le diamant. Il se polit très lisse, ce qui réduit le frottement. Et sa forme en petite cuvette retient la goutte d'huile au bon endroit, par capillarité, comme une goutte d'eau reste accrochée entre deux doigts.

Les pierres en détail

Les rubis synthétiques sont fabriqués depuis 1902 par le procédé Verneuil : de l'alumine en poudre fondue au chalumeau oxhydrique cristallise en une « poire » de corindon, que l'on tranche, perce au laser ou au diamant, puis polit. Le rouge vient d'une trace d'oxyde de chrome ; sans elle, le corindon serait incolore.

• Pierre percée glace : trou cylindrique, pour les pivots du rouage.
• Pierre percée olivée : trou bombé qui réduit le frottement et centre mieux le pivot (balancier, ancre).
• Contre-pivot : pierre plate qui reçoit le bout du pivot (balancier, antichoc).
• Pierres de forme : palettes d’ancre, cheville (ellipse) du plateau.

Les pierres sont chassées (enfoncées à force) dans la platine et les ponts, ou serties dans un chaton. On règle l'ébat en hauteur en enfonçant plus ou moins une pierre avec un outil à chasser.