Les horloges à sonneries

les horloges à sonneries

Dans son traité sur les horloges mécaniques Taqi al- Din décrit dans cette catégorie deux horloges : Une horloge à sonnerie normale  et un réveille - matin

Nous suivons le texte de Taqi-al-Din pour la description de ces deux horloges .

A- Définition 

 Une horloge à sonnerie est une horloge qui sonne d'elle -même ( automatiquement) les heures et les demi-heures (définition donnée par Taqi al-Din).

Notons que  ce genre d’horloge porte le nom de comtoise dont la définition est la suivante : Une horloge comtoise se caractérise par la présence de deux mécanismes, le premier pour le mouvement et le second pour la sonnerie . Ces mécanismes sont situés côte à côte dans une cage de fer démontable. L’entraînement est effectué par deux poids en fonte. Le régulateur est assuré par un long balancier (ou pendule

Nous suivons la description donnée par Taqi al-Din

B- Aspect général  

 Au système d'engrenage qui indique les heures et dont on vient de voir la description dans l'horloge à poids, on ajoute un autre système qui actionne un marteau. Ce dernier frappe sur un timbre un nombre de coups  relatif à l'heure indiquée par l'aiguille. Ainsi, il effectue un seul coup lorsque l'aiguille se fixe sur le nombre 1 du cadran, deux coups pour préciser que l’aiguille est déjà sur le nombre 2 du cadran  ... et 12 coups pour indiquer que c'est le midi.   

   D'autres sonneries portent deux marteaux, dont l'un indique les heures et l'autre indique les demi- heures et les quarts d'heure.

   Pour construire cette sonnerie, il faut connaître le nombre de coups que doit donner le marteau pour un temps complet ou pour un demi temps. Dans ce dernier cas, ce nombre est 78, On obtient ce nombre soit en additionnant les nombres de 1 à 12 soit en multipliant la moitié de 12 par (12+1) soit 6x13=78. (Cette méthode nous rappelle la relation concernant la somme arithmétique d'une de n nombres S=n(n+1)/2 pour n=12 ).

   Le nombre  78 = 39x2 = 26x3 = 13x6.  Ces nombres seront par la suite nécessaires pour choisir le nombre convenable de chevilles de la roue motrice de la sonnerie.

C- Description des éléments constituants la sonnerie

  a - la roue de base ou porteuse

    On construit une roue identique à la roue principale de l'horloge à poids mais dont le nombre de dents est 48. On fixe à sa surface, suivant une couronne et du côté de la poulie, des petits pitons dont le nombre est un multiple de 78 soit 6 (13x6=78). Rappelons que le nombre 78 est le nombre de coups du marteau pour le demi temps (soit 12 heures). Cette roue s'appelle la roue de base ou porteuse, son axe porte à l'une de ses extrémités la poulie (N) avec sa corde et ses deux poids, tandis que l'autre extrémité porte le pignon (R) de quatre dents. On construit de même la roue secondaire (X) de 42 dents, dont l'axe porte  à l'une de ses deux extrémités le pignon (a) de huit dents et à l'autre un petit disque muni sur sa périphérie d'un creux triangulaire prête à recevoir une cheville ou une petite verge pour le bloquer. Soit (w) ce petit disque on l'appelle ''al-Filka''. (voir figure ci-dessous)

    On construit ensuite une troisième roue (Z) de 36 dents dont l'axe porte le pignon (Y) de six dents qui s'engrènent avec la roue (X). La roue (Z) s'appelle la teneuse. Puis on prend un axe, on fixe à l'une de ses deux extrémités un petit volant à ailettes  et à l'autre extrémité un pignon (b) à six dents qui s'engrènent avec celle de la roue (Z) .

    Ce système étant monté on remarque qu' à chaque tour de la roue de base (P) correspond 6 (48:8) tours de la roue de base (X) et 6x7=42 tours de la roue (Z) et 6x7x6 = 252 tours du volant .

Figure tirée du manuscrit de Taqi-al-Din mais sans les annotations

 

  b - Le marteau et son timbre

   On prend une tige rigide et on fixe à l'une de ses deux extrémités une petite plaque percée d'un trou. Tout près de l'autre extrémité, on fixe horizontalement une petite verge. De même on prend une autre tige plus longue et plus fine que la première, soit (e) cette tige; on fixe à son extrémité supérieure la tête d'un petit marteau et à l'autre une petite tige vide qui porte en son milieu une languette (J) qui doit rentrer les chevilles de la porteuse. Cette dernière tige doit pénétrer solidement dans la verge horizontale de la première tige. On relie ensuite par une chaîne métallique la languette à l'extrémité d'un arc flexible (d) dont l’autre extrémité sera fixée au-dessous de la roue porteuse.

   Une demi sphère métallique vide(f) fixée au-dessus du marteau jouera le rôle de timbre.  

  c - La roue de compte

      C'est la roue qui permet au marteau de frapper sur le timbre un seul coup pour la première heure, deux coups pour la deuxième, trois coups pour la troisième et ainsi de suite jusqu'à la douzième heure.                       

      Rappelons-nous que le nombre de chevilles fixées à la surface de la roue porteuse est six , et que son multiple qui nous donne 78 (nombre de coups du marteau) est 13. Ainsi on construit une roue de même diamètre que la roue porteuse (P), on scie ses dents à l'intérieur de sa couronne, soit (13x4=52), le nombre de ces dents. On lui adjoint une croix portée par quatre pitons fixés à sa surface, On pratique ensuite sur sa couronne des entailles inégales dont les longueurs sont proportionnelles aux nombre 1,2,3,....12 . Cette roue s'appelle la roue de compte . Soit (S) cette roue.

Notons que la teneuse porte à sa surface et du côté du petit disque (W) une verge (g) qui rentre dans la fente de (W).

d - La détente

     On conçoit, que le rouage soit arrêté aussitôt que le marteau a frappé le nombre de coups correspondants à l'heure,  indiquée sur le cadran, et divisés par la roue de compte. Cet arrêt est la fonction d'une pièce appelée ''détente'' dont voici la disposition. La détente est composée d'un axe mis en cage, roulant sur deux pivots. Cet axe porte un bras terminé par un talon qui appuie sur le bord de roue compte, par l'action d'un ressort ou d'un contrepoids. L'axe de la détente porte un second bras qui s'étend vers l'axe de la roue (Z). Cette roue porte, sur sa surface, une cheville. C'est cette cheville que la détente doit arrêter aussitôt que le marteau a frappé le dernier des coups mesurés par la roue de compte; ce qui s'opère de la façon suivante: Lorsque la bras à talon de la détente appuie sur le bord de la roue de compte, le bout du second bras, de cette même détente, laisse passer la cheville de roue (Z) et ceci à lieu durant l'intervalle qui sépare les entailles ; mais aussitôt que la roue de compte présente au talon une de ses entailles, celui-ci y descend, et le second bras se présente à la cheville de la roue (Z) et l'arrête au moment où le dernier coup du marteau a été effectué pour l'heure actuelle.

Il reste à expliquer comment la sonnerie est mise en jeu à la fin de chaque heure révolue, et comment on donne la liberté au rouage de tourner et au marteau de fonctionner.

    Dans ces horloges à roues et à balancier, la roue qui porte le poids fait, en une heure, sa révolution; (Celle-ci sert à conduire les roues du cadran, c'est-à-dire, à conduire une autre roue portant un pignon qui fait faire un tour en douze heure à la roue qui porte l'aiguille des heures.) Cette roue montée sur  la grande roue du mouvement, porte une cheville qui correspond à un troisième bras de la détente; c'est ce bras qui étant  élevé à chaque heure par la cheville, dont nous venons de parler, donne au rouage de la sonnerie la liberté de tourner de nouveau et au marteau de reprendre son action.

Taqi al-Din continue: Nous pouvons  construire une horloge qui sonne le quart de  l'heure et par un seul coup.

À ce but, on construit une roue de 60 dents, qui porte sur sa surface dix chevilles. On construit ensuite une couronne percée de trous dans lesquels on introduit les dix chevilles. On associe à cette roue une roue secondaire de 48 dents dont l’axe porte un pignon de six dents et on lui adjoint le disque à fente . On construit enfin la dernière roue de 36 dents et dont l'axe porte un pignon de six dents. Enfin,  on construit le volant modérateur et l'on fixe sur son axe un pignon de six dents.

    On ajoute à tout ce système d'engrenage la détente décrite précédemment munie de ses bras.Notons que le rouage de chaque horloge sera enfermé dans une cage et il n'apparaît que le cadre et les aiguilles.

La figure ci-dessous montre l'horloge à sonnerie montée avec tous ses éléments d'après la description de Taqi-al-Din 

 

 

  Le réveille-matin de Taqi-al-Din

En général un réveille-matin est une horloge qui sonne à l’heure voulue.

C’est une petite pendule, munie d’un mécanisme qui actionne une sonnerie bruyante et prolongée à l’heure que l’on a marquée par une aiguille spéciale.

C’est aussi une pendule munie d’une sonnerie dont le déclenchement peut-être grâce à un mécanisme réglé et fixé à une heure déterminée.

Nous suivons textuellement la définition et la  description de l’auteur.

Définition

Le réveille- matin est une horloge à laquelle on a ajouté un mécanisme afin qu'à une heure quelconque donnée, un double marteau frappe sur une cloche d'un mouvement précipité et continu, en faisant un son capable d' interrompre le sommeil de la personne auprès de laquelle l'horloge est placée.

Description

    a - Le rouage du mouvement ou rouage qui actionne l'aiguille des heures. 

     Ce rouage est composé de quatre roues contenues dans la cage de l'horloge. (G) est la grande roue qui porte sur son arbre une poulie sur laquelle s'enroule une corde portant le poids moteur et son contrepoids. Cette poulie porte l'anneau d'encliquetage.

     La roue principale (G) fait sa révolution en une heure. L’extrémité de son axe, qui est aussi celui de la poulie, porte un pignon à deux dents qui s'engrènent avec  la roue du cadran (J) qui porte 48 dents. L'axe de cette dernière roue porte un pivot prolongé en dehors de la platine. Ce pivot porte un canon, au bout duquel est ajustée l'aiguille des heures.

     La roue (G), de 45 dents, s'engrène avec le pignon (F) de 6 dents. L'axe de ce pignon porte la roue (D) de 48 dents; qui s'engrène avec le pignon (E) de 6 dents. L'axe du pignon porte la roue de rencontre ou roue à couronne (C) de 21 dents. Cette roue fait échappement avec les palettes portée par l'axe du balancier qui est le régulateur de cette machine.

 A chaque révolution de la roue de rencontre (C) le balancier fait 2x1 soit 42 vibrations, et cette roue fait huit tours pour un tour de la roue (D) et cette dernière fait neuf tours pour un tour de (C). Comme la révolution de dernière est d’une heure, donc le balancier effectue 9x8x42 soit 3024 vibrations par heure

 

 

                       nouveau croquis du  réveille-matin de Taqi al-Din remonté

      b - Le mécanisme du réveil

        Le mécanisme du réveil, qui est très simple, est inséré dans la seconde cage assemblée avec celle qui renferme le rouage de l'horloge.

        La roue à couronne (H), ou roue d'échappement, porte sur son axe une  poulie . Sur la gorge de cette poulie est enroulée une corde qui porte à l'une de ses deux extrémités le poids moteur (R) et à l'autre le contrepoids (S). Cette poulie porte un anneau d'encliquetage.

       Les dents de la roue (H) font échappement avec la palettes (n,o) fixées sur l'axe verticale (TV) qui porte à son extrémité supérieure la tête d'un marteau. Cette tête en forme de cylindre , frappe alternativement  les bords intérieurs d'une cloche.

Une détente sera accordée à la verge du balancier pour arrêter son mouvement au moment voulu. Cette détente porte un bras qui appuie sur la verge et qu'on appelle ''le dragon'', car il prend souvent cette forme. Un contre ressort sur lequel est fixé une cheville sert à élever le bras d'un axe parallèle à la détente pour ramener celle-ci à sa position initiale. Pour écarter la détente et libérer le mécanisme de la roue du réveil, on fixe au ''dragon''  une petite verge appelée  ''oisillon'' qui pend devant la roue du cadran. Cette verge sera actionnée par un piton planté dans l'un des trous pratiqués à la surface de la roue de rencontre. Ces trous sont au nombre de douze correspondant au nombre des heures du demi temps (12 heures).

 Fonctionnement

   Pour que le réveille- matin parte à l'heure précise où l'on veut se réveiller; il suffit d'introduire le clou dans le trou convenable. Dès que l'aiguille de l'horloge indique l'heure désirée, le clou pousse l' ''oisillon'' qui agit à son tour sur le dragon et la détente pour libérer la verge du réveil qui vibre fortement. Son marteau donne alors des coups rapides sur la cloche qui résonne.