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Conception d'une Hipp mécanique

On parle technique horlogère. Que huiler, comment fonctionne un mouvement, rhabillage horloger etc....

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Conception d'une Hipp mécanique

Messagepar Maxime le 09 Aoû 2011, 09:06

Bonjour
J'ouvre un nouveau post, faisant suite aux réflexions un peu développées dans le post viewtopic.php?f=2&t=12980&start=15.
Pour bien situer, une Hipp est une horloge où un contact électrique se fait, mais seulement quand le balancier a perdu de son amplitude, via le montage astucieux d'une languette qui se prend dans une "enclume" portée par le balancier quand l'amplitude est insuffisante. Un électro-aimant relance alors le balancier. On trouve dans le post indiqué des photos et principes de ces horloges.
Mon idée était de voir si on pouvait réaliser une Hipp sans électricité ni magnétisme. Il existe une horloge en bois, très artistique, qui fonctionne selon ce principe, donc je devais pouvoir y arriver aussi.
Après des réflexions indiquées dans le post mentionné, mais qui ne pouvaient aboutir sous la forme indiquée dans les schémas pour des questions cinématiques, j'ai cherché à simplifier le problème en confiant à la lamelle le soin, non seulement de déclencher l'action, mais aussi de la transmettre au balancier. J'ai été un peu occupé dans l'intervalle, mais je reprends le flambeau, je n'ai pas abandonné depuis Nov 2010 comme vous avez peut-être pu le croire...
Je suis reparti du schéma de principe suivant :
Image
Le balancier porte une enclume déportée. Un levier horizontal H est actionné par la lamelle L. Il lève une détente haute C, ce qui permet à la roue à chevilles de tourner un peu. La cheville du bas vient buter contre la détente du bas A, et lui donne une impulsion transmise par le levier H à la lamelle et donc au balancier. La cheville haute suivante vient buter sur la détente haute C pour un nouveau cycle. La réalisation ressemblait à ça :
Image
La roue n'avait que 2 chevilles pour voir le nombre possible et bien décomposer les problèmes. Ca a marché un peu, assez pour voir qu'on devait pouvoir faire un mécanisme viable sur ce principe, et augmenter beaucoup le nombre de chevilles. Ceci étant favorable à une économie d'énergie qui permettait d'éviter le recours à un étage de démultiplication compliqué à bricoler et consommateur de cette énergie.
Le moteur était un simple poids de 44 g dont le fil s'enroulait sur l'axe de la roue :
Image
Mais l'organisation était défectueuse : les longs leviers créaient une imprécision et une élasticité néfastes au rendement, et même au fonctionnement. J'ai donc modifié toute l'implantation comme décrit plus bas.
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Re: Conception d'une Hipp mécanique

Messagepar Maxime le 09 Aoû 2011, 10:04

Suite aux défauts de mon premier essai, j'ai décidé de compacter le mécanisme en descendant le bras sous la roue, et en incorporant les 2 détentes dans une même pièce ce qui supprimait le jeu entre elles.
L'implantation ressemblait donc à ça (remarque : il s'agit bien d'une maquette de faisabilité, qui a subi d'ailleurs pas mal de modifications sauvages, donc ne jugez pas sur l'aspect de la chose mais seulement sur la conception) :
Image
La roue a maintenant 9 chevilles. La lamelle est pendue directement sous la plaque des détentes. Celle-ci est contournée pour ne pas heurter les chevilles alors que la détente haute doit rencontrer celles-ci. Le balancier est contourné aussi de manière à ne pas interférer, tout en respectant l'alignement vertical : suspension, contact chevilles-détentes, contact lamelle-enclume, "lentille" du balancier. Mais l'essentiel est dans le compactage et la liaison directe entre les 2 détentes et la lamelle.
Image
La vidéo ci-dessus n'est pas fameuse, mais montre le fonctionnement et en particulier la forme de la plaque des détentes : quand la plaque monte, la cheville est libérée de la détente haute, pointue, et vient buter sur la partie verticale de la détente basse. Cet arrêt permet à la lamelle de continuer à monter sans rencontrer de résistance qui freinerait voire bloquerait le balancier. Quand la lamelle redescend, c.a.d. seulement quand le balancier a passé le point bas, la cheville vient porter sur la rampe et donne l'impulsion vers le bas à la lamelle. Cette impulsion relance le balancier. Une nouvelle cheville rencontre la butée haute et la séquence recommencera quand le balancier s'amortira de nouveau.

Ce système a assez bien fonctionné, le balancier faisant environ 10 allers-retours avant qu'une nouvelle impulsion ne soit nécessaire et que la lamelle n'agisse. Le rendement n'est pas ridicule, mon poids de 44 g descendant en 8 mn de 15 cm, ce qui est du même ordre de grandeur que la "consommation" d'une Comtoise.
Pour les matheux, le poids de 4 kg d'une comtoise descend de 2 m en 8 jours environ, donc fournit 8 kg*m en 8 j soit 1 kg*m/j. Mon mécanisme consomme 44 g* 15 cm en 8 mn, soit en ramenant tout à la même unité (1 kg=1000g, 1 m=100 cm, 1 jour= 1440 mn) : 44*15/8*1440/1000/100 kg*m/j = 1,18 kg*m/j.

Bien sûr, je n'ai pas d'aiguilles ni de mécanisme de sonnerie, mais il n'y a pas non plus d'optimisation du mécanisme ni de perfection apportée aux pivots, aux frottements, etc...

J'ai encore essayé d'inverser le sens de l'enclume pour que la levée de la lamelle soit plus facile et la poussée plus utile, le déport de l'enclume du balancier privilégiant un sens. J'ai obtenu à peu près les mêmes résultats. Donc, je suis heureux :D , j'ai fait la preuve que ça marche et je l'ai réalisé.
Mais j'ai une idée d'évolution, à suivre...
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Re: Conception d'une Hipp mécanique

Messagepar Maxime le 12 Aoû 2011, 11:42

J'ai réalisé ce que je voulais.
Ce n'est pas très simple et j'ai laissé plusieurs réglages possibles pour optimiser la chose :
- Le point de suspension du balancier est réglable horizontalement et ce point est très sensible.
- La hauteur et la position de la détente sur le bras sont réglables, et encore plus sensibles. Bien sûr, dans une réalisation moins prototypale, on pourrait supprimer tous ces réglages, mais il n'en est pas encore temps !
- J'ai essayé plusieurs positions du pivot du bras horizontal pour optimiser l'effet de la force sur la rampe de la détente.
- La hauteur et un peu l'angle de l'enclume sont réglables sur le balancier.

Mais certains défauts subsistent et des améliorations pourraient être apportées :
- le rythme est assez variable, tantôt 11 coups, tantôt 7 sans relance. Peut-être est-ce dû à une certaine inégalité de l'implantation des chevilles sur la roue, en termes de distance au centre.
- la montée de la détente demande une certaine énergie qui ralentit le balancier. Il récupère cette énergie lors de l'impulsion qui suit, mais globalement, la période de ce balancement est plus longue que la moyenne -> améliorer pour nécessiter moins d'énergie au déclenchement, diminuer l'inertie donc le poids de l'ensemble détente.
- L'impulsion est assez longue alors qu'une bonne régularité est réputée accompagner une impulsion courte et au voisinage du point neutre du balancier.
- la réalisation de la détente à double courbure en 3D est assez longue et délicate, comme le réglage de l'ensemble.

Il me semble possible de remplacer la détente complexe chevauchant les chevilles par un ensemble extérieur, ressemblant à une ancre, bien que ses fonctions (déclenchement, impulsion) soient différemment conduites :
Image
Quand la lamelle soulèvera la queue de droite, le bec de détente à gauche libèrera la cheville. La cheville basse viendra sur la partie verticale de la "rampe de poussée" pour ne pas gêner la montée de la lamelle. Puis à la redescente de celle-ci, la cheville exercera sa poussée sur la rampe, donc sur la lamelle qui communiquera l'impulsion au balancier. Bien sûr, je laisse plusieurs possibilités de réglage pour obtenir un fonctionnement correct, en tout cas suffisant !
On doit pouvoir réaliser ainsi une impulsion plus courte. Ceci a un double avantage : celui évoqué plus haut, et celui de pouvoir mettre plus de chevilles sur la roue (plus tard), permettant éventuellement d'économiser un étage supplémentaire de démultiplication consommateur d'énergie.

Je vais essayer de réaliser cela et je vous tiendrai au courant, bien que l'intérêt porté à ma recherche ne me semble pas très important (0 réponses...), il y a beaucoup plus de post sur l'aspect des garde-temps, le poli, le guillochage, etc que sur le fonctionnement qui est ma tasse de thé. Mais c'est les vacances ! Je vous en souhaite de bonnes...
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Re: Conception d'une Hipp mécanique

Messagepar Maxime le 31 Aoû 2011, 09:20

Sur ma Hipp Méca, je rencontre de temps en temps un problème dont je ne vois pas la solution, et que les Hipp électriques devraient rencontrer aussi : parfois, la lamelle se bloque sur la grande pointe de l'enclume, pointe à pointe ! J'ai essayé de bien polir les deux, ça diminue le nombre d'arrêts, mais il en reste. Quelqu'un a-t-il une idée pour l'empêcher ? Merci...
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