LE MOBILE DE MOYENNE
Figure 1
Plan d’un mobile de moyenne
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1. Description générale
Le mobile de moyenne (parfois appelé mobile de petite moyenne) appartient à l’organe de transmission et de comptage. C’est un élément essentiel du rouage de finissage. Il se situe entre le mobile de centre, qui reçoit directement l’énergie du barillet, et le mobile de secondes, auquel il transmet cette énergie. Par sa position intermédiaire, il joue un rôle de réducteur de vitesse et de relais, permettant d’imprimer une vitesse de rotation plus lente au mobile de centre que celle du mobile de secondes, plus proche de l’organe régulateur.
2. Pointage et vitesse de rotation
Comme il ne porte aucune aiguille, le mobile de moyenne n’est pas tenu de tourner à une vitesse spécifique comme c’est le cas pour le mobile de centre (1 t/h) et le mobile de secondes (1 t/min quand il porte une aiguille de secondes). De même, la position de son pointage est libre, ce qui permet, lors du développement du mouvement, de le définir afin d’optimiser l’encombrement du mouvement et, dans une certaine mesure, le rendement du rouage de finissage.
Sa fonction principale est double :
- Transmission de l’énergie : il reçoit l’énergie motrice par la roue de centre et la transmet au pignon de secondes.
- Réduction du rapport de rotation : Il contribue au rapport d’engrenage global du rouage de finissage en permettant, selon la fréquence de l’organe régulateur, d’assurer la bonne vitesse de rotation au mobile de centre et au mobile de secondes (lorsqu’il porte une aiguille de secondes). (cf. calculs l’organe de comptage et de transmission).
3. Composants
Comme les autres mobiles du rouage de finissage, le mobile de moyenne est constitué de deux composants :
- Une roue, entrainant (menante) le pignon du mobile de secondes (mené).
Figure 2
Plan d’une roue de moyenne
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- Un pignon, qui constitue l’axe du mobile. Il est entrainé (mené) par la roue du mobile de centre (menante).
Figure 3
Plan d’un pignon de moyenne
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4. Matériaux
Traditionnellement, la roue de moyenne est réalisée en laiton doré. Le pignon est en acier trempé, poli miroir pour accroître, notamment, sa résistance mécanique. Les pivots sont roulés (écrouissage de surface). Ils pivotent dans des pierres synthétiques (rubis) et sont lubrifiés afin de minimiser les frottements et leur usure.
Le tandem que constitue une roue en laiton et un pignon en acier est optimal afin de minimiser les frictions dans les engrenages d’un mouvement. Il s’applique à la plupart des rouages multiplicatifs ou démultiplicatifs d’une montre (rouages de finissage, de mise à l’heure, etc.).
5. Fabrication artisanale d’une roue (de moyenne)
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 moyenne)
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 moyenne)
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 centre).
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 moyenne)
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 moyenne et de l’ensemble du rouage de finissage est calculé afin d’assurer une rotation complète du mobile de centre en soixante minutes, condition essentielle pour l’entraînement direct de la chaussée et de l’aiguille des minutes et, par démultiplication, de l’aiguille des heures. (cf. calculs l’organe de comptage et de transmission).