Le barillet et son ressort

Les premières horloges marchaient avec un poids qui descendait lentement au bout d'une corde. C'est une excellente source d'énergie : elle pousse toujours avec la même force. Mais essaie de porter une horloge à poids dans ta poche : le poids n'a ni la place de descendre, ni la bonne direction dès que tu te penches. Pour une montre, il faut une énergie qui se stocke dans un petit volume et qui pousse dans n'importe quelle position. C'est un ressort : un long ruban d'acier que l'on enroule, et qui cherche à se dérouler.

Il faut maintenant tenir ce ressort. Réfléchissons à ce qu'on veut. Un ressort a deux bouts. Pour le remonter, il faut tourner un bout pendant que l'autre reste en place. Pour faire marcher la montre, il faut au contraire que l'autre bout tourne et entraîne les roues, pendant que le premier ne recule pas. Le barillet fait exactement cela, avec quatre pièces (Théorie d'horlogerie, § 4.2) :

Arbre

l’axe central, qui pivote entre la platine et le pont de barillet. Sa partie centrale, la bonde, porte un crochet qui retient le bout intérieur du ressort. C’est l’arbre que l’on tourne pour remonter.

Ressort

une lame d’acier de section rectangulaire, enroulée en spirale autour de la bonde.

Tambour

la boîte cylindrique qui entoure le ressort et retient son bout extérieur. Elle porte une denture : c’est elle qui tourne pendant la marche et entraîne le pignon de centre.

Couvercle

ferme la boîte, la protège de la poussière et maintient le ressort en hauteur.

[Schéma interactif]

Quand tu remontes, tu fais tourner l'arbre : le ressort s'enroule serré autour de la bonde. Une petite pièce, le cliquet, empêche l'arbre de revenir en arrière. Le ressort ne peut donc se détendre que par son autre bout : il pousse le tambour, qui tourne lentement et entraîne tout le rouage. Deux bouts, deux rôles : on remonte par l'arbre, la montre marche par le tambour.

Armé, désarmé : la place qu’il faut

Regarde le ressort dans le schéma. Bien remonté, il est enroulé serré autour de la bonde : on dit qu'il est armé. Au bout de sa course, il est plaqué contre la paroi du tambour : il est désarmé. (Sorti du barillet, il est libre, et prend une forme bien plus large.) Le nombre de tours que fait le tambour pour passer de l'un à l'autre s'appelle le nombre de tours de développement : typiquement 8 à 10 au maximum.

Quelle épaisseur de ressort mettre dans un tambour donné ? Raisonnons. Le ressort doit pouvoir se loger contre la paroi quand il est désarmé, et contre la bonde quand il est armé. S'il remplissait tout l'espace entre les deux, il ne pourrait passer d'un côté à l'autre et ne ferait aucun tour. S'il était trop mince, il en ferait beaucoup, mais avec très peu de force. Le meilleur compromis, que donne la Théorie d'horlogerie, est que le ressort occupe environ la moitié de l'espace libre : l'autre moitié lui sert à changer de côté.

La forme du ressort a évolué. Autrefois enroulé en simple spirale, il est aujourd'hui formé, à plat, en « S » retourné. Cette forme est calculée pour qu'aucun point de la lame ne dépasse la limite au-delà de laquelle l'acier se déformerait pour de bon : le ressort peut ainsi fournir plus d'énergie sans s'abîmer.

Combien de temps dure un remontage ?

Le calcul est simple. Dans le calibre école, le tambour a 80 dents et entraîne un pignon de centre de 10 dents. Le mobile de centre fait un tour par heure ; quand le tambour fait un tour, le centre en fait 80 ÷ 10 = 8. Un tour de tambour dure donc 8 heures. Si le ressort fournit 5,25 tours utiles, la montre marche 5,25 × 8 = 42 heures. C'est la réserve de marche.

Une montre courante a une réserve de 38 à 48 heures, les calibres modernes 70 à 80 heures, et certains vont jusqu'à 8 jours ou plus en mettant plusieurs barillets à la suite. Mais attention : le ressort ne pousse pas avec la même force du début à la fin. Sur les derniers tours, il faiblit ; le balancier reçoit des impulsions plus faibles, il oscille moins loin, et la montre devient moins précise. Conséquence pratique : une montre mécanique marche mieux si on la remonte chaque jour, à la même heure, que si on la laisse aller jusqu'au bout.

Les calculs du barillet

La Théorie d'horlogerie donne aussi la longueur théorique du ressort en fonction du rayon intérieur du tambour R, du rayon de la bonde r et de l'épaisseur e, et précise qu'en pratique il faut l'augmenter d'environ 20 % pour obtenir l'énergie maximale.

Les ressorts modernes sont en alliage Nivaflex (cobalt, nickel, chrome, fer…) : ils ne cassent quasiment plus, ne rouillent pas et ne « fatiguent » plus comme les anciens ressorts en acier au carbone, qui cassaient souvent en plusieurs morceaux.