CHRONOGRAPHES
Le temps et le sport sont invariablement liés. Cette relation est si évidente qu'elle passe souvent inaperçue. Au fil des ans, divers types de compteurs ont été utilisés pour évaluer les performances des athlètes. Les premiers chronographes, utilisés lors des courses de chevaux, pourraient être considérés comme les précurseurs de l'arbitrage vidéo moderne. Depuis lors, des chronographes toujours plus précis et sophistiqués ont été développés. L'interprétation de leurs échelles, tout comme la compréhension de leur fonctionnement et de leur mécanique, demeure une énigme pour beaucoup, un mystère que nous nous proposons de lever.
MONTRES SIMPLES, CHRONOGRAPHES ET CHRONOMÈTRES
Une montre simple indique les heures, les minutes et les secondes, mais être capable d'indiquer le temps diffère sensiblement de la capacité de le compter. Dans l'univers sportif, il existe des appareils spécifiques appelés chronomètres, utilisés pour mesurer le temps écoulé en compétition.
Il est important de faire la différence entre les compteurs sportifs, appelés à tort chronomètres, et les chronomètres d'horlogerie.
En horlogerie, un chronomètre désigne une montre dont la précision a reçu la certification individuelle d'un organisme officiellement reconnu, comme par exemple le COSC (Contrôle Officiel Suisse des Chronomètres). À ne pas confondre avec les chronomètres utilisés dans les compétitions sportives. Ces appareils communément appelés chronomètres, dans le sport, sont en réalité des chronographes.
Chronomètres d'horlogerie
Compteur sportif, fréquemment appelé chronomètre
Mais, au fond, qu'est-ce qui définit un chronographe ?
Un chronographe est une montre dotée d'une fonction supplémentaire de comptage du temps. Le terme « chronographe » vient de « chrono » (temps) et de « graphe » (écriture) et signifie littéralement « qui écrit le temps », car à l'origine ces appareils enregistraient le temps sous forme écrite.
L'ORIGINE
Le chronographe, tel que nous le connaissons aujourd'hui, est issu des innovations de plusieurs horlogers au fil de l'histoire. En 1720, George Graham a présenté le premier dispositif capable de mesurer des intervalles de temps de manière indépendante, en se fondant sur l'arrêt et la remise en marche d'un pendule. Bien que Rieussec ait baptisé chronographe, en 1822, son invention, qui marquait effectivement le temps d'une goutte d'encre sur le cadran, il est largement admis que le « compteur de tierces » de Louis Moinet, créé en 1816, mérite le titre de premier chronographe de l'histoire.
Ce mécanisme novateur fonctionnait à une fréquence de 216 000 alternances par heure, soit 30 Hz, ce qui permettait de subdiviser la seconde en soixante fractions, le tout animé par un oscillateur à foliot. À titre de comparaison, une montre courante fonctionne aujourd'hui à une fréquence de 14 400 oscillations par heure, soit 4 Hz. Ces avancées ont constitué quelques-unes des premières contributions les plus marquantes à l'évolution du chronographe. Il existe toutefois d'autres inventeurs moins célébrés, comme Adolphe Nicole, qui ont eux aussi joué un rôle crucial dans le perfectionnement de ce mécanisme, notamment par la création du premier système permettant à l'aiguille de revenir à zéro.
ÉCHELLES ET DIVISIONS
La grande majorité des chronographes est capable de mesurer les heures, les minutes et les secondes, en utilisant pour cela trois aiguilles et des échelles aux divisions standard. Cependant, à ces échelles traditionnelles s'ajoutent souvent d'autres, plus spécialisées, telles que les échelles tachymétrique et télémétrique. Les montres dotées de telles échelles sont désignées d'après l'échelle en question et reçoivent, par exemple, les noms de tachymètres ou de télémètres. Ce sont, de fait, les échelles les plus courantes sur les chronographes, mais il en existe d'autres, plus rares, comme les échelles pulsométriques, asthmométriques ou décimales.
Télémètre Angelus, pulsomètre à échelle asthmométrique Angelus et tachymètre Omega
Les tachymètres servent à calculer la vitesse d'un objet à partir de temps relevés sur des intervalles prédéfinis. Pour déterminer la vitesse d'une automobile qui parcourt la distance entre deux repères séparés de 1 km, il suffit d'enclencher le chronographe au passage du premier repère et de l'arrêter au passage du second. L'aiguille du chronographe indiquera alors la vitesse à laquelle le véhicule s'est déplacé. Par exemple, si l'aiguille s'arrête sur le repère des 30 secondes de l'échelle standard, un regard attentif à l'échelle tachymétrique révélera que la vitesse correspondante est de 120 km/h. Si l'automobile a mis 30 secondes pour parcourir 1 km, cela signifie qu'elle a roulé à 2 km par minute, ce qui équivaut à 120 km/h.
Les télémètres, quant à eux, permettent de mesurer la vitesse de propagation du son, environ 330,7 m/s, soit à peu près 1 km en 3 secondes. Si, par exemple, nous enclenchons le chronographe en apercevant un éclair et l'arrêtons en entendant le tonnerre, l'aiguille indiquera la distance à laquelle se trouve l'orage. Cette échelle a été très utilisée en temps de guerre pour mesurer la distance à laquelle se trouvaient les armes de l'ennemi.
Dans certains chronographes, en particulier les plus compliqués comme le célèbre Breitling Navitimer, sont intégrées des règles à calcul qui permettent d'effectuer une série de calculs supplémentaires, comme la consommation de carburant ou le temps de vol.
ASPECTS FONCTIONNELS
Les chronographes ont trois fonctions de base : le départ, l'arrêt et la remise à zéro, et ces fonctions sont normalement commandées par deux poussoirs. S'il y a trois fonctions pour deux poussoirs, l'un d'eux doit donc nécessairement en assurer deux. L'un des poussoirs commande le départ et l'arrêt : lorsqu'on le presse, l'aiguille du chronographe se met à avancer tous les cinquièmes de seconde, pour une montre à 18 000 a/h, et effectue un tour par minute. Une nouvelle pression sur le même poussoir interrompt le système de chronographe. Pendant cet arrêt, une pression sur le second poussoir ramène l'aiguille du chronographe à sa position initiale. C'est le fonctionnement le plus courant d'un chronographe, mais il existe plusieurs variantes, comme par exemple les chronographes à poussoir unique, monopoussoir, ou monopusher, qui permettent aujourd'hui d'assurer toutes les fonctions, sauf le redémarrage après l'arrêt. Après l'arrêt, avec un seul poussoir, il n'est possible d'exécuter qu'une fonction et, naturellement, cette fonction doit être la remise à zéro et non la reprise du comptage.
Les chronographes sont normalement classés selon des aspects fonctionnels ou selon des aspects de construction mécanique. Les aspects fonctionnels tiennent compte de la manière dont les comptages sont présentés, ce qui découle du nombre de compteurs, d'aiguilles ou de poussoirs.
Les chronographes simples ne possèdent qu'une aiguille centrale, indépendante, appelée aiguille de chronographe. Tout le mécanisme est commandé par un poussoir unique, qui permet le départ, l'arrêt et la remise à zéro. Ce type de mécanisme a l'inconvénient de ne compter que jusqu'à 60 minutes. Citons l'Omega Chronostop, le Singer Flytrack, ou encore les montres de parcmètre des années 70, qui comptaient les minutes de stationnement écoulées.
Les chronographes compteurs ajoutent aux simples les compteurs de minutes et parfois d'heures. C'est le système le plus courant. Les compteurs sont des sous-cadrans dotés de leurs propres échelles et aiguilles, normalement disposés à 3 h et à 6 h, ce qui permet d'ajouter une petite seconde à 9 h et de créer ainsi une certaine symétrie.
A. Lange & Söhne 1815 Rattrapante 
A. Lange & Söhne 1815 Rattrapante
A. Lange & Söhne 1815 Rattrapante
Les chronographes à rattrapante, rattrapante ou splitsecond, comportent des mouvements plus complexes ; ils ont deux aiguilles centrales superposées, l'une étant l'aiguille de chronographe, identique aux précédentes, et l'autre la rattrapante, qui permet d'effectuer des comptages intermédiaires. Ces montres ont deux poussoirs, comme les précédentes. Le premier permet de lancer et d'arrêter le mécanisme et le second permet la remise à zéro. Outre ces deux poussoirs, il en existe un troisième qui, d'une seule pression, arrête l'aiguille de rattrapante et, d'une autre, la renvoie auprès de l'aiguille de chronographe, toutes deux avançant ensemble à partir de ce moment. La Lange & Söhne Triple Split Ref. 424.038F est un excellent exemple de rattrapante, d'autant qu'elle a été suivie de deux merveilles technologiques, le chronographe à double puis à triple rattrapante, qui sont en même temps des chronographes à retour en vol, le tout au moyen de trois poussoirs et de 10 aiguilles.
Aux débuts de l'aviation, certains pilotes avaient recours à un type de chronographe très particulier qui facilitait le calcul des distances et des vitesses, sans qu'il soit nécessaire d'effectuer séparément l'arrêt et la remise à zéro habituels. Ce sont les chronographes à retour instantané, retour-en-vol, ou flyback. Le fonctionnement est très simple : ces montres se mettent en marche avec le poussoir de départ et d'arrêt, une seconde pression sur ce même poussoir arrête l'aiguille de chronographe et une pression sur le second poussoir permet la remise à zéro, comme sur toutes les autres. Jusqu'ici, rien de nouveau. La différence est que, une fois l'aiguille de chronographe lancée, le second poussoir permet la remise à zéro suivie de son redémarrage automatique. Autrement dit, après une lecture rapide, une pression permet de lancer automatiquement un nouveau comptage. Les chronographes à retour instantané sont des modèles fréquents chez plusieurs marques.
Tous ces chronographes comptent au mieux jusqu'à la seconde, mais que faire s'il faut diviser une seconde en plusieurs parties ? Dans ce cas, il nous faut un chronographe à aiguille foudroyante ; les termes les plus utilisés sont foudroyante en français ou split-seconds en anglais ; les Italiens l'appellent « diavoletto », le diablotin.
En réalité, il s'agit d'une technologie assez ancienne : le compteur de tierces de Louis Moinet, celui que l'on considère comme le premier chronographe, possède une aiguille foudroyante. Chaque fois que les comptages présentent des divisions supérieures à une seconde et inférieures à une minute, on parle de chronographes à aiguille semi-foudroyante. Par exemple, le Zenith El Primero Striking 10th possède une aiguille centrale qui effectue 6 tours par minute, ce qui permet de compter le 1/10 de seconde, ou encore la Jaeger-LeCoultre Duomètre à Quantième Lunaire qui effectue le même comptage mais sur un compteur dédié.
Zenith El Primero Striking 10th et Jaeger-LeCoultre Duomètre à Quantième Lunaire
Ce mécanisme est possible grâce aux différentes fréquences : un mouvement à 14 400 a/h, par exemple, effectue 4 oscillations par seconde, ce qui permet une mesure au 1/4 de seconde. Le Zenith El Primero, qui bat à 36 000 a/h, permet des divisions au 1/10 de seconde et, avec la même fréquence, le TAG Heuer Calibre 360 compte le 1/100 de seconde. Ces chronographes à aiguilles foudroyantes consomment beaucoup d'énergie, et si le F. P. Journe Centigraphe Souverain se contente efficacement d'un seul barillet, la Jaeger-LeCoultre Duomètre à Chronographe utilise, avec sobriété, deux barillets pour alimenter l'ensemble du mécanisme. Une manière ingénieuse de diviser une seconde en parties est visible sur la Longines Nonius, sur la TAG Heuer Grand Carrera 36 RS Caliper ou sur l'Alain Silberstein iKrono.
TAG Heuer Calibre 360 | Longines Nonius | Alain Silberstein iKrono
Tous ces modèles font appel à un vernier (nonius), invention du célèbre mathématicien portugais Pedro Nunes. Dans les exemples de la Longines Nonius et de l'iKrono, le vernier est intégré directement à l'aiguille du chronographe. L'interprétation des mesures n'est pas simple : elle exige de comprendre quel repère de l'échelle du vernier coïncide avec l'échelle du chronographe et de compter tous les repères précédents, ce qui permet de déterminer avec précision les dixièmes de seconde.
La façon dont se déplace l'aiguille du compteur des minutes permet également de distinguer différents types de chronographes. Il existe trois modes de déplacement pour ces aiguilles : elles peuvent être continues, glissant de manière constante ; instantanées, se déplaçant d'un saut brusque ; ou semi-instantanées, glissant sur la moitié de la trajectoire avant d'effectuer un saut. Les plus fréquentes sont les semi-instantanées, dans lesquelles l'aiguille du compteur des minutes commence son mouvement à partir de 58 secondes et parcourt la moitié du chemin jusqu'à la minute suivante pendant les 2 secondes qui suivent ; au terme de ces deux secondes, elle effectue un saut final pour marquer le changement de minute. Ce mécanisme s'observe clairement dans une vidéo filmée au téléphone portable en mode ralenti. Les chronographes dotés de compteurs d'heures se rencontrent moins fréquemment et possèdent généralement des compteurs de minutes qui fonctionnent en mode semi-instantané.
ASPECTS DE CONSTRUCTION MÉCANIQUE
Presque tous les chronographes ont une roue entraîneuse (1), chassée sur l'axe des secondes et engrenant avec la roue d'embrayage (2) ; l'aiguille de chronographe commence son mouvement lorsque la roue de chronographe (3) entre en contact avec la roue d'embrayage. Dans le cas du célèbre ETA 7750, la roue entraîneuse a été remplacée par un pignon oscillant.
Mouvement 321 d'Omega, avec mise en évidence de la
roue entraîneuse (1), de la roue d'embrayage (2), de la roue de chronographe (3) et de la roue à colonnes (4)
Deux types de commande possibles interviennent dans ce processus : le mécanisme à cames ou la roue à colonnes.
Mécanisme à cames | Roue à colonnes
Les excentriques ou cames sont des pièces dont l'axe de rotation n'est pas centré, de sorte que lorsqu'on appuie dessus elles tournent jusqu'à atteindre une position unique.
Outre le système à cames, il existe d'autres excentriques appelés cœurs en raison de leur forme. Lors de la remise à zéro, ces cœurs jouent un rôle important.
Cames identifiées dans un mouvement de chronographe
La roue d'embrayage comme la roue de chronographe ont des dents triangulaires, mais celles de la roue de chronographe sont plus nombreuses et moins espacées, ce qui réduit le saut que fait l'aiguille de chronographe en raison de l'engrènement des dents des deux roues.
Roue entraîneuse à gauche | roue d'embrayage en haut (dents triangulaires) | roue de chronographe à droite (dents triangulaires)
La commande actionnée par roue à colonnes procure une sensation de plus grande exactitude lors de l'utilisation des poussoirs ; toutefois, son montage exige des tolérances très strictes et l'on considère souvent que les coûts de production dépassent les bénéfices apportés par le gain de précision. Le passage de la roue à colonnes à d'autres solutions n'a pas été simple et a donné lieu à plusieurs brevets, car le cycle de fonctions (départ, arrêt et remise à zéro) s'obtient plus facilement avec une pièce qui tourne sur elle-même, comme la roue à colonnes, qu'avec des pièces qui n'effectuent que des rotations partielles.
Roue à colonnes
La roue à colonnes est facilement identifiable par sa ressemblance avec un château rond entouré de remparts et elle est visible dans certains mécanismes de haute qualité, bien qu'elle soit souvent cachée dans les chronographes de Patek Philippe.
Patek Philippe Réf. 5172 avec roue à colonnes cachée
Le fonctionnement de la roue à colonnes débute par la pression sur le poussoir de départ/arrêt : en appuyant sur ce poussoir, nous déplaçons un levier appelé commande, muni à son extrémité d'un crochet qui s'engage dans la base de la roue à colonnes, constituée d'une roue à dents Breguet, c'est-à-dire en dents de scie. Ce crochet fait tourner la base et, par conséquent, toute la roue à colonnes : il entraîne la rotation de la roue de base et, solidairement, de toute la roue à colonnes, qui tourne toujours dans le même sens, sans jamais l'inverser. Ce processus amène le bec de l'embrayage à se placer entre deux des colonnes de la roue à colonnes et pousse ainsi la roue d'embrayage contre la roue entraîneuse, ce qui provoque le départ du système de chronographe. L'arrêt se produit lorsque le crochet provoque une seconde rotation de la roue à colonnes et, de ce fait, un nouveau positionnement du bec de l'embrayage, avec pour conséquence l'éloignement de la roue d'embrayage de la roue entraîneuse ou du pignon oscillant. La remise à zéro est actionnée au moyen d'un second levier qui porte à une extrémité un marteau et à l'autre deux pannes ; le marteau pénètre entre les colonnes de la roue à colonnes et, lorsque cela se produit, chaque panne fait tourner un excentrique en venant se placer sur sa partie la plus plate. La rotation des deux excentriques entraîne le retour à zéro des aiguilles des compteurs du chronographe.
Outre la commande du chronographe, un autre élément de différenciation est le système d'embrayage. Dans une voiture, un embrayage transmet la rotation du moteur aux engrenages de la boîte de vitesses. Dans une montre, l'embrayage transmet la rotation du ressort moteur et du barillet aux engrenages du système de chronographe. Il existe des embrayages horizontaux et d'autres, plus modernes, les verticaux. Les horizontaux déplacent la roue d'embrayage jusqu'à ce que ses dents engrènent avec celles de la roue de chronographe.
Embrayage vertical du calibre Rolex 4130 qui équipe la Rolex Daytona
Embrayage vertical du Caliber 9SC5 qui équipe la Grand Seiko Tentagraph
Dans les embrayages verticaux, le mouvement est transmis par friction grâce à la superposition concentrique de la roue entraîneuse et de la roue de chronographe, qui partagent le même axe.
Détail du calibre Rolex 4130
C'est comme si la roue de chronographe était un disque vinyle qui tombe sur la roue entraîneuse, le plateau du tourne-disque. Un bon exemple de mouvement à embrayage vertical est le calibre 4130 qui équipe les Rolex Daytona les plus récentes. Ce système d'embrayage permet un départ plus précis de l'aiguille de chronographe, puisqu'il n'y a pas de saut initial provoqué par l'engrènement des dents. Dans la pratique, toutefois, ces différences sont très difficiles à percevoir.
CHRONOGRAPHES SPÉCIAUX
La bataille pour la conception du premier chronographe automatique en 1969 est une histoire souvent racontée, qui met en scène le Zenith El Primero, le Seiko 6139 et le consortium formé par Breitling, Buren, Hamilton, Heuer et Dubois-Depraz. Cette innovation, le chronographe automatique, a représenté une étape importante pour l'époque, surtout compte tenu des moyens limités alors disponibles.
MB&F Sequential EVO
Au cours des plus de cinquante années qui ont suivi, les maîtres horlogers n'ont jamais cessé d'innover ; voici quelques-uns des exemples les plus inventifs. La MB&F Sequential EVO, avec son système Twinverter, conçu par Stephen McDonnell, a introduit une série d'innovations remarquables, en réunissant deux chronographes indépendants mais reliés entre eux dans la même montre.
Une telle configuration permet l'existence d'une aiguille de chronographe et d'une aiguille de rattrapante, toutes deux fonctionnant de manière autonome. Ce mécanisme, régi par deux roues à colonnes, dispose de 4 compteurs : deux de 60 secondes et deux de 30 minutes chacun.
Il est actionné par cinq poussoirs : chacun des chronographes est commandé par deux poussoirs et le cinquième sert à activer la fonction Twinverter. Concrètement, cela se traduit de la manière suivante : si les deux chronographes sont à l'arrêt, ils sont lancés simultanément ; si tous deux sont en marche, ils sont arrêtés ensemble ; si l'un fonctionne et l'autre non, une pression sur le cinquième poussoir (le poussoir Twinverter) à 9 heures arrête celui qui est en marche et lance celui qui est à l'arrêt. Ce chronographe comporte également un embrayage vertical qui ne fonctionne pas par friction, mais par engrènement avec deux roues simultanément. De ce fait, le fonctionnement du chronographe n'a pas d'incidence sur l'amplitude du balancier.
Grönefeld 1941 Grönograaf
Une autre innovation notable est venue avec la Grönefeld 1941 Grönograaf, qui se distingue par son système adoucissant le retour à zéro de l'aiguille de chronographe. Ce mouvement est d'ordinaire brusque et provoque l'usure de plusieurs pièces, pouvant même aller jusqu'à déchasser les aiguilles.
AgenGraphe AGH-6361
La solution adoptée fait appel à deux contrepoids en or, qui utilisent la force centrifuge pour adoucir ce processus, d'une manière similaire à celle que l'on trouve dans les répétitions minutes, ce qui en fait un véritable spectacle de mécanique horlogère visible à travers le cadran. L'observation du mécanisme révèle d'autres innovations, comme des leviers munis de marteaux en rubis.
AgenGraphe AGH-6361 : Singer Reimagined Track 01, Moser Streamliner et Fabergé Visionnaire
L'AgenGraphe AGH-6361, produit par AgenGraphe et utilisé dans la Singer Reimagined Track 01, dans la Moser Streamliner (modifié pour devenir le HMC 902) et dans la Fabergé Visionnaire, figure parmi les chronographes les plus innovants de ces dernières années.
Ce qui frappe d'emblée dans ce mécanisme, c'est son insolite configuration en forme de donut, avec les compteurs du chronographe (secondes, minutes et heures) tous concentrés au centre, au lieu d'être répartis autour du cadran comme c'est l'usage. Doté d'une indication instantanée des heures et des minutes, d'une roue à colonnes et d'un embrayage vertical, ce mécanisme automatique a son rotor placé sous le cadran, au-dessus du mouvement. Le centre étant réservé aux trois compteurs, dans le cas de la Singer les heures et les minutes sont affichées sur des anneaux rotatifs en périphérie ; l'anneau extérieur indique les heures et l'anneau intérieur les minutes, l'heure exacte étant indiquée par un index fixe à 6 heures.
Ceci est un article technique d'horlogerie destiné aux passionnés et aux collectionneurs ; si vous avez la moindre question, contactez-nous ou laissez un commentaire dans la zone de messages ci-dessous.
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