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Première invention de phase de lune

15 May 2018

Cet article, consacré aux phases de lune, est destiné aux écoles horlogères, aux manufactures, motoristes et aux amateurs éclairés.

Vous pouvez représenter les différentes phases de lune en volume ou à plat.

En trois dimensions, une sphère bicolore pivote sur elle-même, ou bien une demi-coquille noire qui pivote autour d'une sphère fixe en l'enserrant au plus près. Ces représentations sont spectaculaires mais elles engendrent des erreurs de lecture dès que qu'on ne regarde pas en face l'astre lunaire.

Voici tout d'abord quelques exemples d'interprétation de la phase de lune:

La célèbre DB28 Skybridge de De Bethune avec sa petite sphère pivotante à 6h de couleur argent et bleu.

La Rush Hour at the Moon de Christiaan Van Der Klaauw avec sa grosse sphère pivotante à 6h de couleur grise et noire (Décalage de 24h au bout de 11 000 ans).

Rush Hour at the Moon Christiaan Van Der Klaauw

La Lunokhod Prime de Konstantin Chaykin qui a inventé le principe de la sphère fixe et la demi-coquille pivotante.

 Lunokhod Prime de Konstantin Chaykin

La gyrograff-galaxy de GRAFF qui reprend le principe inventé par Konstantin Chaykin.

La gyrograff-galaxy de GRAFF

En deux dimensions, la plus part d'entre vous connaisse la représentation des phases de lune obtenue avec un disque à deux lunes. Ce système basique fait le bonheur des montres de quelques centaines d'euros. Cette représentation est très décorative... Mais son grand défaut est qu'elle est incapable d'afficher les quartiers de lune et les lunes gibbeuses. A ce titre, il me paraît inapproprié de le retrouver dans des montres de plusieurs milliers d'euros sans une autre justification technique.

Pourtant vous devriez savoir que différentes marques ont déposé des brevets pour afficher correctement les phases de lune.

Arnold & Son commercialise depuis plusieurs années une collection de montres qui affichent une succession d'images de la lune à différents stades. Je pense qu'Arnold & Son utilise le brevet EP1701227. Certes les montres de cette collection n'affichent que des images statiques, mais elles sont les seules à représenter correctement toutes les phases de lune.

Arnold & Son

Pour un affichage dynamique, ASULAB du groupe Swatch a déposé en 2004, un brevet enregistré sous le numéro EP1475680. Ce brevet propose un disque avec deux zones (foncée et claire) délimitées par une double courbe en S qui pivote sous un disque percé d'une ouverture circulaire pivotant également. Les deux axes sont un peu décalés de telle sorte que le bord extérieur de l'ouverture jouxte le bord extérieur du disque bicolore au-dessus de la partie noire (nouvelle lune) puis il se déplace vers le la zone bicolore (premier croissant de lune) et au bout d'un demi-tour, le centre de l'ouverture coïncide avec le centre du disque bicolore (Premier quartier de lune). Le double mouvement se continue pour afficher la lune gibbeuse et la pleine lune. Les trois phases (croissant, quartier et lune gibbeuse) sont sensiblement reconstituées mais les courbures ne sont pas parfaitement centrées et symétriques par rapport à la lune. Je ne connais pas de montre qui exploiterait ce brevet.

 

ASULAB

ASULAB a déposé un autre brevet en 2004 enregistré sous le numéro EP1615086. Le principe est celui d’un disque, divisé en zones claires et sombres, qui pivote lentement avec régulièrement des de sauts angulaires rapides. Les différentes phases de lune sont visibles sous un guichet rond.

Asulab

Le système mécanique utilise une came en colimaçon qui effectue un tour en un sixième de lunaison et donc qui se déclenche six fois par lunaison à intervalle régulier. À cause de cela, comme vous le voyez sur le dessin, le quartier de lune débute à un tiers de lune et finit à un deux tiers de lune. Je ne connais pas de montre qui exploiterait ce brevet.

Le brevet EP2392976 d'Audemars Piguet déposé en 2010, utilise deux représentations de pleine lune sur un disque qui pivote lentement. Un masque est intercalé entre le disque (1) et le guichet. Un mécanisme annexe fait changer le masque. Les masques sont regroupés sur un (ou deux) support (2.1 et 2.2) découpé qui pivote rapidement par saut angulaire. La rotation des masques est trop lente. La possibilité de paramétrage de la durée des différentes périodes d'immobilisation des masques est très limitée. Audemars Piguet n'a pour le moment commercialisé aucune montre qui utilise ce principe.

 

brevet EP2392976 d’Audemars Piguet

Je vais vous dévoiler une de mes trois inventions sur ce sujet. La première de mes inventions reprend le principe d'une lune qui se déplace lentement avec des masques qui s'intercalent entre la lune et le guichet.

Ma pleine lune est dessinée sur un demi-disque couleur ciel de nuit étoilée. Le demi-disque est relié à un moyeu qui pivote sur un axe fixe. Cette pleine lune effectue un mouvement rétrograde en pivotant lentement dans un sens et en retournant rapidement à son point de départ. Son déplacement est équivalent à deux fois le secteur angulaire qui contient la lune.

Pour arriver à ce mouvement vous partez d'une roue (158 d'axe H et au niveau -2) solidaire de la roue des heures pour arriver à une roue (170 d'axe C et au niveau -3) qui effectue un tour en une lunaison dans le sens de rotation horaire. Cette roue est associée à une aiguille pour indiquer les jours de lunaison et à une came en colimaçon (172C-2). Le bord de la came coopère avec le bras palpeur d'une bascule (173B-2). La bascule est équipée d'un secteur denté (173C-2 sous partie a) qui engrène un autre secteur denté (176L-2 sous partie a) fixé sur le moyeu du demi-disque (176L-2 sous partie s) de la pleine lune (177L-2) dessinée dessus.

 

phase de lune Laurent 1

Le guichet présente une découpe avec deux arcs de cercles concaves à droite et gauche. Les bords gauche et droit sont séparés de la largeur de la pleine lune quand cette dernière est centrée dans le guichet. Les bords haut et bas du guichet peuvent être alignés sur la trace laissée par le déplacement de la pleine lune ou un peu plus que la lune si vous augmenter la taille du demi-disque où est dessinée la pleine lune.

Le dessin ci-dessus en couleur est une des interprétations possibles de guichet qui donne une idée de la forme qu'il pourrait avoir. Ce magnifique dessin a été réalisé par mon fils. J'ai choisi pour une raisons purement esthétique une lune rousse qui est un phénomène assez rare mais réel. Les bords gauche et droit pourraient être dessinés avec un rayon légèrement plus grand que celui de la lune. Pour voir un peu plus de ciel de nuit étoilée, le guichet peut être agrandi en partie haute en inversant l'arc de cercle du bord supérieur. Cela implique que la roue qui supporte les masques noirs soit peinte en partie centrale avec une représentation de ciel de nuit étoilée.

Invention Laurent 2

Les masques additionnels servent à modifier simultanément le rayon de courbure des bords gauche et droit du guichet. Sur le dessin en couleur, ils sont représentés en noir.

Les dessins des figures 1a à 1i montrent les différentes phases de lune obtenues dans le guichet (La lune est représentée hachurée). Après la nouvelle lune, les rayons de courbure vont augmenter jusqu’à l’infini (délimitation rectiligne) et ils vont s’inverser et décroître. Par voie de conséquence, les masques additionnels augmentent la surface du cadran et réduisent la surface du guichet (Principalement dans des angles du guichet).

masques additionnels

Ces masques additionnels sont aussi des bras d'une roue coaxiale du demi-disque où la pleine lune est représentée.

Maintenant, vous imaginez une roue avec un moyeu au centre, des bras de liaison et une serge. Le moyeu de la roue partage le même axe que l'axe de pivotement du demi-disque où est dessinée la pleine lune. La moitié des bras de liaison vont servir de masques additionnels. Sur le dessin ci-dessus, j'ai volontairement laissé les traits de construction de ce qui auraient pu être ceux des bras complets de liaison normaux.

 moyeu au centre

Les deux côtés de chaque moitié de bras servent de bord à un masque additionnel. De ce fait chaque moitié de bras permet d'engendrer deux masques. À une exception, l'espace angulaire libre entre deux bras est égale à l'espace angulaire entre les bords gauche et droit du guichet. Avec cette disposition, on optimise le ratio nombre de masques et encombrement du système. A chaque saut angulaire de la roue, un ou deux bras vient ou viennent se positionner sous chaque côté du guichet. Donc, que la représentation de la pleine lune soit à droite ou à gauche, il y a généralement deux masques présents (Sauf avant et après la nouvelle lune et la pleine lune). Les bords des masques sont numérotés de 102 à 113L-01 (Le n°101 absent correspondrait au bord gauche du guichet et le n°114 correspondrait au bord droit du guichet). On pourrait aussi faire en sorte que le premier et le dernier masque soient identiques à la courbure du bord correspondant du guichet. L'ordre croissant des numéros est en phase avec l'ordre d'utilisation des masques dans un cycle lunaire. La roue (180L-1) des masques additionnels est divisée en x secteurs angulaires (sept ou cinq). Pour permettre le changement de masques complémentaires avant et après la pleine lune, un bras est absent entre deux secteurs, c'est pourquoi il n'y a que six moitiés de bras répartis sur sept secteurs ou quatre moitiés de bras sur cinq secteurs.

Les secteurs ont tous la même valeur angulaire, induite par le nombre de secteurs (sept ou cinq). Ceci facilite le pivotement par saut de la roue des masques additionnels.

Le mécanisme qui fait pivoter d'un septième (ou d'un cinquième) de tour la roue des masques additionnels s'inspire librement du principe de la roue d'échappement et l'ancre suisse.

Le bord de la roue des masques présente sept (ou cinq) ergots (180L-1e). La roue des masques est associée à un ressort enroulé en spirales. Le ressort est enroulé constamment ce qui soumet la roue des masques à un couple de rappel. La roue des masques est bloquée par un bec fixe d'une bascule qui agit sur un des ergots de la roue. Quand la bascule finit de pivoter lentement, elle libère la roue des masques et en même temps un second bec de la bascule va venir se positionner pour bloquer l'arrivée d'un autre ergot au bout d'un septième de tour (Ou un cinquième de tour).Ce second bec est monté pivotant avec un petit ressort de rappel. Quand la bascule se remet à pivoter lentement son bec fixe va revenir bloquer un ergot de la roue, pendant que le bec pivotant continue de bloquer un autre ergot tout en glissant sur le bord de cet ergot, puis le bec pivotant s'éloigne suffisamment de son ergot pour de désengager et il reprend sa position à 45°.

La bascule

La bascule (191M-1) coopère avec le bord d'une came à sept (ou cinq) chutes qui effectue un tour en une demi-lunaison ou une came (190C-1) à quatorze (ou dix) chutes qui effectue un tour en une lunaison. Les chutes sont réparties selon le temps qui est alloué à chaque phase de lune. Ainsi le temps d'un quartier de lune peut être réduit à 24h alors que le temps d'un premier croissant de lune peut durer trois jours. Cela permet de conserver une représentation réalise des quartiers de lune.

La roue qui effectue un tour en une lunaison pour le mouvement rétrograde de la lune et la roue qui effectue un tour en une demi-lunaison, pivotent à une vitesse angulaire constante. Le rouage part de la roue des heures. Vous associez à un pignon (158H-2) de seize ailes à la roue des heures et ce pignon engrène une roue (165Q-2) de soixante-treize dents via une roue intermédiaire (164J-2). La roue de soixante-treize dents est associée à un pignon (166Q-1) de huit ailes qui engrène une roue (167R-1) de soixante-cinq dents. La roue de soixante-cinq dents est solidaire d'une roue (168R-3) de cinquante-neuf dents. La roue de cinquante-neuf dents engrène une roue (170C-3) de quatre-vingt-quatorze dents ou quarante-sept dents. (164J-2) La roue intermédiaire (164J-2) permet de faire tourner la roue 170C-3) dans le sens horaire.

roue de quatre-vingt-quatorze dents

La une roue de quatre-vingt-quatorze dents effectue un tour en une lunaison. La roue de quarante-sept dents effectue un tour en une demi-lunaison.

Pour une montre calendrier vous avez besoin d'une roue dite de 24h (Deux fois plus grande que la roue des heures). Le train de rouage peut l'intégrer. La roue de 24h est associée à un pignon de seize ailes qui engrène une roue de soixante-treize dents. La roue de soixante-treize dents est associée à un pignon de seize ailes qui engrène une roue de soixante-cinq dents. La roue de soixante-cinq dents est solidaire d'une roue de cinquante-neuf dents. La roue de cinquante-neuf dents engrène une roue de quatre-vingt-quatorze dents ou quarante-sept dents. L'intérêt de cette variante est d'éviter d'avoir une roue de seize dents autour du canon de l'aiguille des heures et de permettre de repousser l'axe R des roues de soixante-cinq dents et cinquante-neuf dents de l'axe Q de la roue de soixante-treize dents et de son pignon de seize ailes.

Pour réarmer en permanence le ressort associé à la roue des masques additionnels, vous avez deux possibilités. La plus logique est de fixer une extrémité du ressort enroulé en spirales à un canon. La roue des masques est fixée sur ce même canon mais au-dessus de la pièce qui supporte la pleine lune (Le ressort est en dessous). Sous le ressort enroulé en spirales, vous installer coaxialement une roue avec un pontet. L'extrémité périphérique du ressort est fixée au pontet. Cette roue du ressort pivote librement sur l'axe sans être fixée au canon et elle est dotée de quatre-vingt-quatorze dents ou quarante-sept dents. Elle est engrenée par la roue de de quatre-vingt-quatorze dents ou quarante-sept dents.

Dans l'autre solution, le ressort enroulé en spirales peut être déporté. La roue avec un pontet devient une simple roue de renvoi, sans pontet, et elle est fixée sur le canon. Cette roue de renvoi est engrenée par une roue qui supporte un pontet et le ressort enroulé en spirales. L'autre extrémité du ressort est fixée sur un canon qui est associé à la roue de quatre-vingt-quatorze dents ou quarante-sept dents.

Si des personnes sont intéressées par cette invention, elles peuvent me contacter pour que je leur explique comment agencer les différentes pièces selon différents objectifs. J'ai une organisation des pièces pour une montre calendrier, une organisation pour un mécanisme qui privilégie la réduction du nombre de pièces et une autre une organisation qui privilégie la réduction du nombre de niveaux d'empilement pièces.

Si ce mécanisme trop sophistiqué ne vous convient pas, il faudra patienter pour que vous explique comment construire deux autres types de mécanisme de phases de lune. Le deuxième type est très particulier car l'invention combine le mouvement d'un disque avec un mouvement rétrograde du guichet ! Le troisième type va reprendre le principe d'un disque qui enchaîne les rotations lentes et les rotations rapides de saut angulaire.

L.M.

Highlight

En trois dimensions, une sphère bicolore pivote sur elle-même, ou bien une demi-coquille noire qui pivote autour d'une sphère fixe en l'enserrant au plus près. Ces représentations sont spectaculaires mais elles engendrent des erreurs de lecture dès que qu'on ne regarde pas en face l'astre lunaire.

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