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Échappement à cylindre (2.5Hz)
Vitesse 1:4
Échappement à cylindre (2.5Hz)
Vitesse réelle de fonctionnement
1. Histoire
L’échappement à cylindre a été inventé en 1725 par Georges Graham qui s’inspire de l’échappement à « auges de cochon » de son maitre Thomas Tompion et en améliore les performances. L’échappement à cylindre s’imposera comme l’échappement le plus populaire dès 1750. Il remplace les échappements à roue de rencontre en offrant une meilleure qualité de réglage.
Malgré ses qualités, le rendement de l’échappement à cylindre est médiocre et il ne cessera de subir des évolutions durant 150 ans. C’est ainsi qu’Abraham-Louis Breguet en obtiendra les meilleurs résultats en combinant une roue d’échappement en acier trempé et les lèvres du cylindre en rubis. Dès la moitié du 19e siècle l’échappement à cylindre disparait graduellement au profit de l’échappement à ancre suisse qui le remplacera définitivement.
2. Description
Figure 1
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Il s’agit d’un échappement à repos frottant. Les nombreuses frictions induites par son fonctionnement lui confèrent un mauvais rendement (grandes pertes énergétiques), néanmoins, lorsqu’il est fabriqué avec précision et présente de bonnes finitions, il permet d’obtenir de bons résultats chronométriques. L’amplitude des oscillations du balancier peut atteindre 150°, ce qui permet d’obtenir un meilleur réglage qu’un échappement à verges et permet aisément de supprimer la fusée.
L’échappement se constitue de deux éléments : la roue d’échappement et le cylindre. Le cylindre fait partie intégrante de l’axe de balancier dont il constitue la partie centrale. Le cylindre est évidé par une encoche dont les deux arêtes verticales, appelées les lèvres, reçoivent successivement les impulsions d’une dent de la roue d’échappement.
L’impulsion est transmise au cylindre directement par la roue d’échappement dont l’extérieur des dents constitue le plan d’impulsion. Les dents de la roue d’échappement se trouvent sur un plan supérieur à celui de la planche de la roue. La roue d’échappement compte la plupart du temps 15 dents, à de très rares exceptions près seulement 13.
3. Fonctionnement
Le fonctionnement de l’échappement à cylindre peut être divisé en cinq phases qui se déroulent immuablement selon le même cycle à chaque oscillation de l’organe régulateur. Ces cinq phases sont :
- Le repos extérieur
- L’impulsion extérieure
- La chute et le repos intérieurs
- L’impulsion intérieure
- La chute et le repos extérieurs
Détaillons ci-dessous l’action de chacun des composants durant chacune des cinq phases:
1. Le repos extérieur
Durant cette phase, la pointe de la dent est en appui et frotte sur l’extérieur du cylindre alors que le balancier effectue son arc supplémentaire (Figure 2).
Figure 2
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2. L’impulsion extérieure
La pointe de la dent entre en contact avec le plan d’impulsion de la lèvre d’entrée du cylindre. C’est le début de l’impulsion extérieure (Figure 3).
Figure 3
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La pointe de la lèvre d’entrée entre en contact avec le plan d’impulsion de la dent (Figure 4).
Figure 4
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3. La chute et le repos intérieurs
Une fois l’impulsion extérieure terminée, la dent quitte le plan d’impulsion de la lèvre d’entrée (Figure 5) et tombe contre la paroi intérieure du cylindre en position de repos (Figure 6). Le balancier effectue alors son arc supplémentaire.
Figure 5
Figure 6
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4. L’impulsion intérieure
La pointe de la dent entre en contact avec le plan d’impulsion de la lèvre de sortie du cylindre. C’est le début de l’impulsion intérieure (Figure 7).
Figure 7
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La pointe de la lèvre de sortie entre en contact avec le plan d’impulsion de la dent (Figure 8).
Figure 8
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5. La chute et le repos extérieurs
La dent quitte le plan d’impulsion de la lèvre de sortie (Figure 9) et tombe sur la paroi extérieure du cylindre en position de repos (Figure 10).
Figure 9
Figure 10
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Note:
Pour une vision complète du fonctionnement de l’échappement à cylindre, se référer aux deux animations figurant en tête de cette page.
4. Avantages et inconvénients
Avantages
L’amplitude obtenue avec un échappement à cylindre (environ 150°) est supérieure à celle de l’échappement à roue de rencontre et permet d’obtenir une meilleure chronométrie.
Bien qu’il soit médiocre, le rendement de l’échappement à cylindre est meilleur que celui des échappements à roue de rencontre.
Inconvénients
Les dents sont en contact permanent avec le cylindre engendrant de nombreux frottements qui altèrent le rendement et imposent une propreté et une lubrification exemplaires et, de facto, de fréquentes maintenances.
L’échappement à cylindre requiert une grande précision dans la fabrication de ces composants, un bon choix des matériaux et des états de surface soignés.