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Figure 1
Plan d’un mobile de secondes (avec aiguille)
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1. Description générale
Le mobile de secondes est un composant appartenant à l’organe de comptage et de transmission, assurant la division du temps en unités élémentaires et permettant, selon les constructions, l’affichage des secondes. Entrainé par le mobile de moyenne, il transmet l’énergie reçue au pignon d’échappement.
2. Typologie des mobiles de secondes (pointage et vitesse de rotation)
Montre dépourvue d’aiguille de secondes
Lorsque la montre n’affiche pas les secondes, sa vitesse de rotation n’est pas imposée. Son rôle est alors de cadencer la vitesse du rouage de sorte que le mobile de centre fasse un tour en une heure, en s’inscrivant dans le rapport d’engrenages global du rouage de finissage. Le cadran se limite à l’affichage des heures et minutes.
Mobile de secondes avec aiguille de secondes
Lorsque le mouvement est conçu pour afficher les secondes, le mobile de secondes est contraint d’effectuer un tour en une minute. Dès lors, deux configurations d’affichage sont possibles :
- Seconde excentrée (petite seconde)
Dans cette configuration, l’aiguille de secondes est excentrée par rapport au mouvement et à l’affichage des heures et des minutes. Le cadran comporte alors un petit compteur, généralement excentré à 6 h mais parfois placé ailleurs (à 9 h ou à 3 h). La construction est simple : le pignon du mobile de secondes, déjà présent dans le rouage normal, est simplement prolongé par un tigeron traversant la platine pour porter l’aiguille des secondes. Aucune transmission supplémentaire n’est nécessaire. Seul le pointage (le positionnement) du mobile de secondes devra être choisi pour afficher les secondes à l’endroit précis souhaité. - Seconde au centre (seconde centrale)
L’affichage central des secondes demande une modification plus complexe du rouage. Comme le mobile de secondes ne se situe pas au centre du mouvement, il est nécessaire d’ajouter des rouages pour ramener l’affichage des secondes au centre du mouvement. La solution la plus courante consiste à allonger l’axe du pignon de secondes par un tigeron de sorte qu’il émerge de son pont. Une planche de roue, appelée roue sur champ, vient simplement chassée sur le tigeron du pignon de secondes. La roue sur champ entraine une roue intermédiaire qui entraine elle-même la roue de secondes au centre. La roue de secondes au centre traverse complètement le mobile de centre à l’intérieur duquel elle pivote. Un simple calcul d’engrenages entre la roue sur champ et la roue de secondes au centre permet de faire tourner cette dernière à la vitesse souhaitée de 1 t/min. Cette construction impose un empilement soigné et un jeu de roues supplémentaire, ce qui accroît la difficulté d’assemblage et la sensibilité aux frottements.
3. Composants
Le mobile de secondes est composé de deux parties indissociables :
- Le pignon de secondes, il est entraîné par la roue de moyenne.
Figure 2
Plan d’un pignon de secondes (avec aiguille à 6 h)
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- La roue de secondes, elle entraîne le pignon d’échappement
Figure 3
Plan d’une roue de secondes
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4. Matériaux
Comme les autres mobiles du rouage, la roue de secondes est généralement en laiton doré, usinée ou étampée avec une grande précision, puis adoucie et anglée selon le degré de finition souhaité. Le pignon, en acier trempé et poli, constitue l’axe du mobile. La roue est solidement rivée au pignon pour former un ensemble parfaitement solidaire.
5. Fabrication artisanale d’une roue (de secondes)
Dans la production à l’unité ou en petite série, la planche de roue est réalisée en laiton de qualité horlogère, typiquement un alliage cuivre-zinc (CuZn37) laminé, choisi pour ses caractéristiques mécaniques, son usinabilité et sa compatibilité avec les traitements de surface ultérieurs.
La fabrication débute par le tournage d’un disque brut à partir d’une barre ou d’une bande de laiton. Sur un tour d’horloger, le tourneur procède successivement au dressage des deux faces, au chariotage du diamètre extérieur (diamètre total de la future denture) et au perçage du trou central. Ce trou est ensuite alésé avec soin : son diamètre est maintenu légèrement inférieur à celui du collet du pignon en acier sur lequel la roue sera rivetée, de façon à garantir un ajustement serré et une transmission du couple sans glissement. En fonction du profil et de la qualité de la roue, une moulure peut être tournée sur une face de la roue ou les deux.
Afin d’ajourer les bras de la roue (généralement au nombre de cinq) des trous de dégagement sont percés dans les intervalles, puis la matière est évidée au bocfil. Les rayons sont ensuite limés et égalisés à la main. Cette opération, exigeante en temps, contribue à réduire l’inertie de la roue et constitue un critère esthétique.
La planche ainsi ébauchée est ensuite montée sur le mandrin d’un tour ou les broches d’une machine à arrondir ou à tailler. S’il s’agit d’un tour, celui-ci est équipé d’un plateau diviseur, permettant d’indexer avec précision chacune des positions angulaires correspondant au nombre de dents souhaité. Une fraise à module — dont le profil est conjugué au module et à la pression d’engrenage de la denture — taille les dents une à une par passes successives. Pour le rouage de finissage, les modules sont généralement très petits (de l’ordre de 0,07 à 0,15 mm), ce qui exige des fraises de grande précision et un bridage rigoureux de la pièce.
La finition comprend l’ébavurage des arêtes vives, le cerclage des faces, l’éventuel polissage des moulures, l’anglage éventuel, puis un traitement de surface par dorage galvanique. Ce dépôt d’or, d’épaisseur contrôlée, améliore la résistance à la corrosion et confère à la planche son aspect doré caractéristique. L’opération de rivetage sur le pignon en acier est réalisée à l’aide d’une potence à riveter.
6. Production industrielle d’une roue (de secondes)
En production industrielle, la fabrication de la planche de roue est organisée en flux continu à partir d’une bande de laiton laminé (CuZn37 ou similaire) conditionnée en bobines. La première opération est le découpage progressif (étampage) réalisé sur une presse à outils combinés : en une seule course, la bande est pré-percée, ajourée selon le dessin de la roue, et découpée à son contour définitif (ajourage des bras compris). Cette technique permet d’obtenir plusieurs centaines de planches par minute avec une reproductibilité élevée.
Le trou central, destiné au rivetage sur le pignon en acier, est obtenu lors du découpage, mais il fait généralement l’objet d’un alésage de reprise. La tolérance dimensionnelle du diamètre intérieur est serrée afin d’assurer un ajustement serré contrôlé et homogène sur l’ensemble des pignons d’une même série. La planéité de la planche est également vérifiée à ce stade, tout gauchissement résiduel étant éliminé par dressage.
Le taillage de la denture est effectué sur des machines à tailler CNC. Pour les modules courants du rouage de finissage, le procédé retenu est le taillage par génération à la fraise-mère (hobbing), qui produit un profil en développante de cercle d’une grande régularité géométrique. Pour les modules les plus fins, inférieurs à 0,07 mm, certains fabricants font appel à l’électroérosion par fil ou au taillage laser, qui permettent d’atteindre des précisions autrement difficiles à obtenir par enlèvement de matière conventionnel.
Selon le niveau de qualité requis, l’ébavurage est réalisé en continu par tonnelage dans des bacs vibrants chargés de médias abrasifs adaptés, ce qui élimine les bavures de découpe sans altérer les flancs de dents. Des finitions traditionnelles (cerclage, anglage, polissage) sont la norme en haute horlogerie. Le traitement de surface — généralement un dorage galvanique — est appliqué sur les planches en vrac, assurant une épaisseur de dépôt uniforme sur toutes les pièces.
Le contrôle qualité est intégré dans le flux de production. Des systèmes de vision mesurent en ligne le profil de la roue, le pas de la denture, le diamètre du trou de chassage et détectent les défauts de surface. L’opération de rivetage sur le pignon en acier est ensuite réalisée sur une presse automatique à effort contrôlé, la courbe force-déplacement étant enregistrée pour chaque assemblage, garantissant la traçabilité et la conformité de l’ajustement.
7. Fabrication artisanale d’un pignon de secondes
Dans la fabrication à l’unité ou en petite série, le pignon du rouage de finissage est réalisé en acier horloger de décolletage, un alliage à haute usinabilité dont la composition est adaptée aux contraintes mécaniques et aux traitements thermiques propres aux pignons de mouvement. La pièce comprend, de part et d’autre du corps denté, deux pivots et, à l’emplacement prévu pour la planche de roue, un siège cylindrique surmonté d’un talon à river.
Le tournage est réalisé sur un tour d’horloger de précision. L’horloger tourne successivement les différents diamètres du pignon et en ébauche les deux pivots, dont la qualité géométrique et d’état de surface conditionne directement le fonctionnement du rouage. Le siège destiné à recevoir la planche de roue est usiné avec un ajustement glissant par rapport au diamètre du trou de la planche, afin que la roue puisse s’y positionner librement avant le rivetage. Au-delà du siège, un talon mince — la rivure à proprement parler — est laissé en saillie ; c’est lui qui sera refoulé lors de l’assemblage pour immobiliser la planche de roue. Les pivots ébauchés sont pivotés (tournage fin) puis leur surface est écrouie par roulage.
Le taillage des ailes du pignon est effectué sur un tour équipé d’un plateau diviseur. Une fraise à tailler les pignons, de profil approprié au module et au nombre d’ailes (généralement six à douze pour le rouage de finissage), taille chaque aile par passes successives. Ce procédé de taillage par division directe donne un profil proche de l’épicycloïde ou de la développante selon l’outillage utilisé. Le réglage précis de la profondeur de passe est déterminant pour l’engrènement futur avec la planche de roue en laiton du mobile précédent (ici la roue de moyenne).
Après le taillage, le pignon est soumis à un traitement thermique : trempe à l’huile ou à l’air suivie d’un revenu, afin de conférer aux ailes la dureté nécessaire à la résistance à l’usure. Les pivots ébauchés sont alors pivotés (tournage fin) puis leur surface est écrouie par roulage.
L’assemblage de la planche de roue sur le siège est réalisé à l’aide d’une potence à riveter: le talon est refoulé à l’aide d’un rivoir de forme, sous contrôle visuel, jusqu’à l’obtention d’une rivure régulière affleurant la face de la roue.
8. Production industrielle d’un pignon (de secondes)
En production de série, le pignon du rouage de finissage est fabriqué par décolletage automatique, à partir d’une barre d’acier horloger de décolletage. Ce procédé permet d’enchaîner en une seule mise en train le tournage des pivots, de l’arbre et de l’ensemble des diamètres du pignon avec des cadences élevées et une répétabilité dimensionnelle précise. Les tolérances sont définies dès la programmation, garantissant l’interchangeabilité des pignons dans les chaînes d’assemblage et en service après-vente.
La géométrie de l’ajustement de la roue est usinée avec un ajustement glissant par rapport au diamètre du trou de la planche de roue, de sorte que la roue vienne se positionner sans jeu sensible mais sans effort. La rivure est calibrée en diamètre et en hauteur pour que l’opération de rivetage ultérieure produise un refoulement homogène, sans risque de déformation de la denture ou de la planche de la roue.
Le taillage des ailes est réalisé sur des machines à tailler CNC à génération par fraise-mère (hobbing), qui produisent un profil en développante de cercle d’une régularité géométrique supérieure au taillage par division directe.
Le traitement thermique — suivi d’un revenu contrôlé — est effectué en four sous atmosphère protectrice pour éviter toute décarburation des surfaces fonctionnelles. Les pivots sont ensuite rectifiés sur rectifieuse cylindrique CNC à l’aide de meules diamantées ou en corindon synthétique.
Le contrôle qualité (dimensionnel et esthétique) est généralement intégré en ligne. L’opération de rivetage de la planche de roue est réalisée sur une presse automatique, dont le profil d’effort est enregistré pour chaque pièce : la courbe force-déplacement garantit la conformité du refoulement et constitue un élément de traçabilité de l’assemblage.
9. Spécificités techniques
- La planche de roue est solidement rivetée au pignon. Ainsi, le mobile constitue un ensemble parfaitement solidaire.
- Le rapport de denture du mobile de secondes et de l’ensemble du rouage de finissage est calculé afin d’assurer une rotation complète du mobile de centre en soixante minutes et, dans le cas de l’affichage des secondes, du mobile de secondes en une minute. Ces conditions sont essentielles pour l’entraînement direct de la chaussée et de l’aiguille des minutes et, par démultiplication, de l’aiguille des heures et de celle des secondes. (cf. calculs l’organe de comptage et de transmission).