Le facteur de qualité en horlogerie mécanique

Le facteur de qualité de l'oscillateur est reconnu comme étant la meilleure indication de précision d'un garde-temps et pour cette raison la "course à la haute fréquence" actuelle devrait être plutôt une "course à la haute qualité". Je présente la théorie du facteur de qualité de manière précise ainsi que des méthodes pour l'améliorer en fonction du frottement, la rigidité et la masse de l'oscillateur. Il est bien connu qu'une augmentation du facteur de qualité affecte la reprise de marche après un choc et je donne pour la première fois une estimation quantitative de la reprise de marche en terme du facteur de qualité. Je présente aussi la formule d'Airy pour l'erreur de l'échappement en fonction du facteur de qualité pour donner une estimation quantitative de l'amélioration chronométrique due à une augmentation de Q

XY ISOTROPIC HARMONIC OSCILLATOR AND ASSOCIATED TIME BASE WITHOUT ESCAPEMENT OR WITH SIMPLIFIED ESCAPEMENT

The mechanical isotropic harmonic oscillator comprises at least a two degree of freedom linkage supporting an orbiting mass with respect to a fixed base with springs having isotropic and linear restoring force properties. The oscillator may be used in a timekeeper, such as a watch

Echappements à impulsion virtuelle

L’échappement à détente est reconnu pour sa performance chronométrique, mais il n’est pas sécurisé pour la montre-bracelet. Plusieurs échappements ont été proposés pour adapter cet échappement à la montre, dont l’échappement Robin récemment sécurisé par Audemars Piguet. George Daniels a poursuivi une démarche qui a mené à l’échappement coaxial. Nous proposons un nouveau concept, l’impulsion virtuelle, qui pourrait réunir tous les avantages de ces échappements. Notre solution est une simple modification de l’échappement Robin, nous ajoutons seulement une dent d’impulsion indirecte. Le principe de l’impulsion virtuelle consiste en une impulsion indirecte qui ne se fait qu’à l’arrêt et à faible amplitude. Ceci ajoute la contrainte du double coup, donc sécurise, et assure l’auto-démarrage. Un tracé et un démonstrateur ont été réalisés. Des observations du démonstrateur, à l’aide d’une caméra haute vitesse, démontrent la validité du concept de l’impulsion virtuelle

Gravity-Insensitive Flexure Pivot Oscillators

Classical mechanical watch plain bearing pivots have frictional losses limiting the quality factor of the hairspring-balance wheel oscillator. Replacement by flexure pivots leads to a drastic reduction in friction and an order of magnitude increase in quality factor. However, flexure pivots have drawbacks including gravity sensitivity, nonlinearity, and limited stroke. This paper analyzes these issues in the case of the cross-spring flexure pivot (CSFP) and presents an improved version addressing them. We first show that the cross-spring pivot cannot be simultaneously linear, insensitive to gravity, and have a long stroke: the 10 ppm accuracy required for mechanical watches holds independently of orientation with respect to gravity only when the leaf springs cross at 12.7% of their length. But in this case, the pivot is nonlinear and the stroke is only 30% of the symmetrical (50% crossing) crossspring pivot’s stroke. The symmetrical pivot is also unsatisfactory as its gravity sensitivity is of order 104 ppm. This paper introduces the codifferential concept which we show is gravity-insensitive. It is used to construct a gravity-insensitive flexure pivot (GIFP) consisting of a main rigid body, two codifferentials, and a torsional beam. We show that this novel pivot achieves linearity or the maximum stroke of symmetrical pivots while retaining gravity insensitivity

IsoSpring : vers la montre sans échappement

Depuis son introduction en 1675, le balancier-spiral est la base de temps exclusive de la montre mécanique. Or cet oscillateur présente deux difficultés limitatives qui n'ont jusqu'à présent pas été contournées : un facteur de qualité limité (en particulier par des phénomènes tribologiques), ainsi que la nécessité d'un échappement, mécanisme complexe au rendement limité. Cet article pré-sente un nouvel oscillateur appelé IsoSpring, qui améliore le facteur de qualité grâce au recours aux guidages flexibles et élimine complètement l'échappement. Le concept de ce nouvel oscillateur qui est doté de deux degrés de liberté remonte à Issac Newton. Il est replacé dans le contexte historique des principales avancées conceptuelles en horlogerie mécanique. La résolution des équa-tions du mouvement démontre que l'inertie desorganes tournants perturbe l'isochronisme. Pour pallier cette limitation, des architec-tures de mécanismes à guidages flexibles supprimant l'essentiel de l’inertie des organes tournants sont proposées. Le movement bidimensionnel de cet oscillateur n’est plus alterné, mais unidirectionnel. Ainsi, un mécanisme de maintien continu constitué d'une manivelle transmet le couple à l'oscillateur et l'échappement disparaît