ÉCHAPPEMENTS DES PENDULES DE CHEMINÉES ET DES HORLOGES

PRKUMIlVJLimES

Dm éctlmppeiiieiito à repos et à rec«l.

899. Les échappements des montres déjà décrits s'emploient quelquefois dans les pièces non portatives; mais ce n'est pas d'eux dont il est question ici.

Les échappements des pendules de cheminées et des horloges monumentales dont le régulateur est un pendule se rangent, comme les échappements des montres, dans quatre classes, selon qu'ils sont à recul, à repos, libres ou à force constante. Nous suivrons cette classification, à laquelle on est habitué, autant que le sujet le permet.

La construction des échappements à pendule, libres et à repos (dans ces derniers nous comprenons, comme on le verra, les échappements à recul) doit être dirigée d'après les lois énoncéesdans notre nouvelle Théorie, sous cette réserve d'omettre ce qui concerne l'action du spiral, ce qui va de soi; aussi n'aurons-nous besoin, en décrivant successivement ces échappements, que d'indiquer par des renvois les démonstrations de principes.

Quant à la construction des échappements à recul, elle repase également sur ces mêmes principes, et cependant elle n'était appuyée chez nos fabricants, et jusqu'à présent, sur aucune base théorique. Tout ce qui a été publié sur ce sujet peut se réduire à ceci : le recul accélère les grands arcs d'oscillation du pendule (résultant ordinairement d'un surcroît de force motrice); on peut l'utiliser comme élément de régularité à l'usage civil. Ce n'était, on le voit, que la constatation d'un fait, d'une espèce de pisaller insuffisamment étudié, auquel on se résignait tout en le condamnant.

11 s'en est suivi que ces sortes d'échappements ont été construits presqu'au hasard par les ouvriers les plus médiocres. Souvent l'exagération de leur recul est devenue une nécessité, un palliatif contre les fausses proportions de l'ensemble, et quoique l'on sût bien que l'excès du recul esttoujours la cause d'une destruction rapide des contacts.

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Aussi, en présence de résultats le plus souvent fort inférieurs, un grand nombre d'horlogers n'ont pas hésité à condamner sans rémission ces échappements, n'admettant comme conformes aux saines traditions de la bonne horlogerie que les échappements à repos concentrique au centre de mouvement.

Cet ostracisme était une faute qui a nui aux progrès de l'échappement dont nous nous occupons. Le recul donne à l'ancre des propriétés nouvelles, bonnes ou mauvaises; les premières peuvent être utilisées avec succès dans un cas donné ou dans plusieurs, mais non dans tous, et il s'agissait, au préalable, et avant de proscrire sans appel le recul, de l'étudier assez à fond, et surtout de s'assurer s'il était possible de se passer de lui dans certains produits de l'industrie moderne.

Là est toute la question , car l'échappement à recul existe en titre, mais non en fait; en réalité, ce n'est qu'un échappement à repos imparfait, mais qui a été rendu imparfait sciemment.

I/éekappemeat à recul m'est 4B>iib éekappement à repos modiflé par iiéceMité.

900. L'échappement à repos frottant donne à la marche d'une machine horaire à pendule la plus grande régularité obtenue jusqu'ici, lorsque la surface de repos est peu étendue et quand les rapports entre les leviers de Téchappement, la hauteur du plan d'impulsion, la longueur virtuelle du pendule , le poids de la lentille (corrélatif à la pression que les contacts peuvent supporter), etc., ont été observés*

Cet ensemble peut être recherché et réalisé avec assez de facilité, sinon par le calcul, du moins par des essais faits avec intelligence, quand on emploie l'ancre dit de Graham, qui présente de grandes dimensions; mais il n'en est pas de même quand on fait usage des petits ancres des pendules de cheminée modernes. Là les jeux des pivots sont proportionnellement considérables, les surfaces des plans d'impulsion, au contraire, ont été réduites à si peu de chose qu'elles ne peuvent recevoir la forme qui conviendrait; aussi les temps perdus, les chutes, deviennent relativement énormes et occasionnent de grandes déperditions de force ; enfin, le (ou les) point théorique, où devrait avoir lieu le repos et l'impulsion pour rendre l'échappement peu sensible aux différences de la force motrice, est situé si près du centre de l'ancre qu'il y a impossibilité pratique d'en approcher suffisamment.

Or, en pareille circonstance, l'échappement à repos, bien que restant le meilleur théoriquement, est inexécutable; ou bien il exige dans sa

ÉTUDE DBS EFFETS DU RECUU 529

construction des soins minutieux et une précision tout à fait incompatibles avec les exigences de la grande industrie.

901. En un mot, Téchappement à repos, s'il n'est pas parfaitement bien exécuté, et conformériient aux indications théoriques, est un mauvais correcteur des écarts de la force qui entretient le mouvement du modérateur. Il n'est bon alors, ni pour les pendules d'observation, ni même pour l'usage civil ; là où il est soumis à l'action inégale d'un ressort moteur.

En face de ce résultat parfaitement démontré, si l'on remarque que pour ce dernier usage, moins exigeant que l'autre, l'introduction d'un élément nouveau, le recul, apporte une amélioration notable et qui permet de donner avec assez dé facilité à ces échappements à repos, qui, pour les causes énuraérées plus haut, seront presque toujours défectueux et mauvais, la propriété qui leur manque, c'est-à-dire la puissance de corriger les variations de la force motrice , on reconnaîtra là une propriété précieuse, et qui l'est d'autant plus qu'elle n'entraîne après elle aucun inconvénient, quand on n'exagère pas sa cause, le recul, de façon à produire une action destructive sur les contacts.

Démonstration des propriétés «ne le reevl donne à Péchappement.

Ce recul doit être modéré.

902. Considérons un échappement à repos concentrique am, figure ft, planche onzième^ et raisonnons dans cette hypothèse que la longueur du levier d'échappement s'arrête en a, que nous avons appelé le point théorique; c'est-à-dire qu'à la longueur de levier ba , l'échappement est, ou à très-peu près, insensible aux variations de la force motrice. Il suit des principes que nous avons exposés dans Y Introduction à l'étude des échappements et de nos Aphorismes^ qu'avec un levier plus court que ba on aurait de l'avance au maximum de la force ou du retard à son minimum, et qu'avec un levier plus long que ba on obtiendrait des effets inverses.

903. Maintenant, faisons varier la forme de l'ancre, et donnons à la surface de repos d'abord la forme nj, puis ensuite la forme ni, et rendons-nous compte des changements qu'apporte dans la direction et la décomposition de la force l'adoption successive de ces deux courbes (228).

La direction de la force, qui à la naissance de nj était sur la tangente 6a, suit la ligne c/" quand la dent de la roue s'appuie en c sur un

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levier plus long ; la résistance sur le repos croît avec la pénétration du bras de Tancre entre les dents» c'est-à-dire dans un certain rapport avec rétendue de Toscillation du pendule. Cette résistance, en opposition avec le mouvement de ce pendule, le retarde, mais ensuite elle agit favorablement au retour, qu'elle rend plus prompt; aussi les grandes oscillations deviendront de plus en plus rapides, par rapport aux petites, à mesure que la courbe nj sera plus prononcée.

C'est le contraire qui a lieu avec la courbe ni. Ici la diminution progressive du levier et la direction de la force au-dessous de b favorisent l'accomplissement des grandes oscillations, et au retour la dent retient pour ainsi dire l'ancre. D'où s'ensuit que plus les oscillations sont grandes, et plus elles retardent sur les petites.

004. Les effets des courbes qui, comme n;\ produisent du recul pendant la demi-oscillation ascendante^ et que nous appellerons recul sortant, ont été assez souvent vérifiés dans la pratique. Quant aux courbes qui, comme n/, donnent du recul pendant la demi-oscillation descendante^ et que nous appellerons recul de retour ou rentrant, ces courbes n'ont pas été étudiées, étant considérées comme n'offrant pas d'utilité. Cependant ce double recul demande d'être suivi avec attention, parce qu'il se produit quelquefois sur un même bras dans des échappements où la dent appuie sur une surface rectiligne.

Faits d'expérience. — Dent, de Londres, aurait essayé, nous assuret-on, l'effet du recul de retour; le retard était très-prononcé par l'augmentation de la force motrice.

Les Mémoires de l'Académie des sciences citent deux pendules à ancre où l'augmentation de la force motrice produisait à l'une du retard, à l'autre de Tavance, ce qui devait tenir à des différences dans les courbes; différences volontaires ou provenant de quelque imperfection du travail.

A la suite de ces observations, le père de Romîlly aurait découvert, selon son fils, et Saurin aurait démontré que les courbes de l'ancre d'un échappement de pendule doivent être à très-peu près des développantes de cercle, au moyen de quoi l'échappement compense les inégalités de la force motrice.

909. Ce qu'il faut bien remarquer, et comme conclusion, c'est qu'on obtient, par l'adoption de certaines courbes excentriques, précisément les résultats inverses de ceux produits par les variations de longueur des leviers d'échappements à bras concentriques, et qu'ainsi nous avons ftous la main des éléments de régularité, d'isochronisme , que nous

jStudb des effets du recul. 531

pouvons combiner ou employer isolément, suivant le cas (921).

906. Le levier tf échappement à repos concentrique théoriquement trop court, celui qui nécessiterait l'emploi d'une courbe analogue à ni, se rencontre quelquefois, mais assez rarement pour qu'une simple mention nous paraisse suffisante.

907. Quant au cas du levier d'échappement trop long, c'est une condition fréquente pour les pendules modernes ; et , soit par le fait d'une impossibilité pratique d'atteindre à la dimension voulue, soit l'effet des vices ou des difficultés d'exécution, tous les échappements à repos, du commerce, ou à peu près, subissent le contre-coup des variations delà force motrice.

Là est le mal, et là seulement doit être appliqué le remède, c'est-àdire le recul.

908. Avant d'aller plus loin, nous devons dire que, quoiqu'un recul modéré soit un élément de réglage excessivement précieux pour l'usage civil, quand on sait le combiner avec une longueur convenable de levier, comme il augmente la pression sur le repos, il doit être absolument banni des pièces de précision. Dans ces pièces, qui sont toujours l'œuvre d'un artiste , on ne doit employer que l'ancre à repos concentrique, parce qu'on peut alors le construire dans de bonnes conditions théoriques, ou en approcher assez près pour réaliser tous les avantages que promet cet échappement.

Il en est de même de Fhorlogerie monumentale. On y rencontre facilement l'inconvénient d'un excès de pression que le recul ne peut qu'augmenter.

En mettant en évidence l'utilité d'uu recul modéré dans des pièces à l'usage ordinaire , nous devons ajouter que, s'il acquiert une certaine intensité, il ne peut produire qu'une régularité momentanée, puisqu'elle est le résultat d'un équilibre entre deux vices un excès de mouvement combattu par un excès de pression, lequel finit par amener la détérioration des contacts, et alors tout devient incertain. >

Dans le travail de réparation des pendules, où l'horloger n'a pas toujours le choix des moyens et la faculté de remplacer des organes de proportions vicieuses, le recul approprié aux vices qu'il doit combattre lui serasouvent d'un grand secours; mais qu'il n'oublie pas que l'intégrité des contacts n'est assurée que lorsque ce recul est peu considérable, et que la roue a des dents pas trop étroites (41 )« faiblement arrondies en travers et adoucies, au charbon doux par exemple.

532 lÊCHAPPEMENTS DES PENDULES.

EXPÉRIENCES DE F. BERTHOUD SUR LES ECHAPPEMENTS k REPOS

ET k RECUL.

909. F. Bertboud a vérifié expérimentalement les effets des échappements à repos et à recul et les changements qu'ils amènent dans le mouvement du pendule libre. Ces expériences sont bonnes à connaître, quoique les conclusions très-absolues que Fauteur en a tirées soient entachées d'erreurs graves. H ne pouvait en être autrement, son point de départ étant faux, puisqu'il basait tout son raisonnement sur ce fait, toujoura constaté par lui, d'un retard dans la marche de l'échappement à repos par une augmentation de la force motrice. Il ignorait la propriété du levier qui se termine au point que nous avons appelé le point théorique; propriété que nos précédents travaux ont mis en évidence, du moins nous l'espérons.

910. La machine dont Berthoud s'est servi pour, faire ces expériences est composée de trois mobiles : le premier est mû par un poids dont la corde est enroulée sur un cylindre porté par l'axe , le second est la roue d'échappement, et le troisième l'axe de la fourchette, qui mettra en communication le rouage avec le pendule.

La fourchette peut être allongée ou raccourcie à volonté.

f Sur l'axe de la fourchette, ajoute Berthoud, j'ai adapté trois sortes d'ancres qui sont tellement exécutés qu'ils forment avec la roue d'échappement, l'un l'échappement à repos, l'autre l'échappement à grand recul, le troisième l'échappement isochrone; ils sont tellement construits qu'ils font décrire les mêmes arcs de levée.

« L'échappement à grand recul fait rétrograder la roue avec une vitesse égale à l'espace parcouru par le plan de l'ancre.

c L'échappement isochrone fait rétrograder la roue d'un quart de l'espace qu'il parcourt. >

Avant de passer aux expériences, Berthoud fit osciller librement le pendule et régla sa marche sur une horloge à secondes, a Gela ainsi préparé, nous serons assurés, dit-il, après avoir adapté un des échappements dont nous avons parlé, que les écarts qui arriveront de la mar che de la machine seront produits par l'échappement. •

tZPÉIIItlICBS ÂSMC L*ÉCHAPPMBIIT A ttPOS.

911. « J'ai adapté l'échappement à repos dont l'arc de levée est de F)* 1/2, la force motrice une once (30 gramm. 59), l'arc de vibration