Alors que le mouvement est une belle œuvre de mécanique horlogère avec des roues dentées en laitons, des axes et des pignons en acier, des paliers en bronze (en dépit du fait que c'est une mécanique de forte puissance si on compare avec une montre ou même avec une horloge de cheminée ou une comtoise), le mécanisme de la sonnerie est beaucoup moins élaboré.
Il est visible qu'il fallait disposer d'une puissance importante pour actionner des marteaux venant frapper directement sur les cloches situées dans le clocher à plus d'une dizaine de mètres de l'horloge elle-même.
On est plus proche du mécanisme de machine agricole ou industrielle que du mécanisme d'horlogerie.
Le poids de pierre était d'ailleurs beaucoup plus volumineux que celui qui entrainait le mouvement et devait avoir une masse de plus de 50 kg.
Marteaux de frappe des heures Les sonneries étaient générées par l'action de deux marteaux fonctionnant alternativement et qui se situaient au niveau de la petite cloche Charlotte. C'est d'ailleurs le même type de mécanisme qui existe encore actuellement, à la différence près qu'il est actionné électriquement.
La raison de la présence de deux marteaux fonctionnant en alternance est simple. Comme ces marteaux étaient assez gros et assez lourds pour produire un son puissant; ils avaient une inertie importante et ils ne pouvaient pas être actionnés rapidement. Sinon, il aurait fallu une énergie beaucoup plus grande pour activer un seul marteau au rythme normal d'une sonnerie (un coup toutes les secondes environ). Pour frapper une cloche de la taille de Charlotte, il faut un marteau de 5 kilogrammes environ.
La commande des marteaux venant frapper sur les cloches se faisait au moyen de tringleries commandées par un mécanisme à cames et équerre situé au niveau de l'horloge.
Activation des marteaux de frappe des heures Solidairement avec le barillet, on trouve une roue dentée de 80 dents qui comporte de part et d'autre une série de 10 cames (soit 20 au total) qui viennent actionner des équerres qui amplifient le mouvement des marteaux.
Sur 12 heures, il y a 90 coups de sonneries . Le barillet doit donc effectuer 4,5 tours au cours d'une demi-journée ou encore 9 tours par jour.
On peut d'ailleurs calculer la vitesse à laquelle cette corde se déroule puisque le diamètre du barillet est de 100 millimètres. Le périmètre du barillet est donc de 314 millimètres. A raison de 9 tours par jour, le poids s'abaisse de 2,827 mètres par jour, soit encore près de 20 mètres en une semaine, soit quatre mètres de plus que le poids du mouvement.
Pour remonter le poids, il fallait effectuer 157 tours et demi. A raison d'un tour toutes les deux secondes, il fallait donc plus de 5 minutes pour effectuer cette opération. Bel effort pour la musculation des biceps.
Détermination du nombre de sonneries La détermination du nombre de sonneries se fait grâce à un disque composé de cames plus ou moins longues selon le nombre de sonneries souhaité. Ce disque est appelé "roue de compte" dans le vocabulaire horloger.
Ce disque est entrainé par le biais d'un jeu de pignon et roue dentée. Le pignon de 20 ailes est solidaire de l'axe du barillet et comme nous l'avons vu, il effectue 4 tours et demi toutes les douze heures. Il engrène avec une roue de 90 dents solidaire du disque à cames. Le disque tourne donc à la vitesse de 1 tour toutes les 12 heures.
Un couteau vient frotter sur les cames du disque. Lorsque le couteau est surélevé, le mécanisme de la sonnerie se met à fonctionner. Lorsqu'il retombe, le mécanisme de sonnerie s'arrête au bout d'une sonnerie.
Ainsi pour les demi-heures ou pour sonner "une heure", il n'y a pas de cames et le couteau reste en position basse. Il n'y a qu'une seule sonnerie.
Au moment de sonner "deux heures", le couteau est surélevé sur la première came pendant le temps d'une sonnerie, à la suite de laquelle, il arrive au bout de la came et retombe, une seconde sonnerie aura lieu et on aura eu deux sonneries pour marquer "deux heures"…
… et ainsi de suite jusqu'aux 12 coups de midi ou de minuit.
Ce principe se retrouve pour la sonnerie des pendules de cheminée. Il est différent pour les pendules comtoises.
Ce mécanisme de sonnerie présente le défaut majeur de pouvoir se désynchroniser de l'heure affichée par la partie mouvement. Ce défaut est bien connu des horlogers et on peut noter que, sur un document tarifaire de la maison Niot, le constructeur vante les mérites du principe de la sonnerie dite "à crémaillère" qui corrige cet inconvénient : "M. BLIN est inventeur d'un nouveau Système horizontal au moyen de laquelle une horloge ne peut jamais décompter ni sonner une autre heure que celle qu'elle marque".
On peut cependant noter que, bien que le document fasse l'apologie de ce système, l'horloge de Griselles n'ait pas été équipée de ce système à crémaillère, mais d'une roue de compte.
La partie "haute" des cames a une longueur variable en fonction du nombre de coups à sonner. Les "trous" entre les cames permettent de sonner un coup pour les demi-heures.
Sur le schéma, les repères identifient le nombre de coups sonnés avec chaque came de la roue.
Il n'y a pas de came pour sonner "une heure" puisqu'il n'y a qu'un coup comme pour les demi-heures. On notera que le trou entre la came "12 heures" et la came "2 heures" a une largeur triple (deux demi-heures et "une heure").
Lorsque le couteau est en position haute, le mécanisme de sonnerie est déverrouillé. Lorsque le couteau retombe dans un trou entre les cames, le mécanisme de sonnerie se bloque.
Déclanchement des sonneries
Il faut que la sonnerie des heures et des demi-heures soit synchronisée avec l'heure affichée par le mouvement.
Un mécanisme de déclenchement est installé par le biais de cames disposées sur une roue solidaire du barillet du mouvement. Comme nous l'avons vu, ce barillet tourne à la vitesse de deux tours par heure. Il faut donc quatre cames pour déclencher une sonnerie toutes les demi-heures.
La présence de ces cames provoque le soulèvement d'un levier qui agit lui-même sur le couteau décrit au paragraphe précédent.
Environ 3 minutes avant le moment de la sonnerie, le couteau est soulevé suffisamment pour libérer le mécanisme de sonnerie.
Le mécanisme de sonnerie se met en mouvement mais est aussitôt bloqué par l'extrémité du levier qui a soulevé le couteau.
Lorsque le levier tombe au moment précis ou la sonnerie doit être déclenchée, il libère le mécanisme de sonnerie qui se met en mouvement pour sonner le nombre de coups prévus.
Régulation de la vitesse du mécanisme de sonnerie
Le mécanisme de sonnerie doit être régulé en vitesse. Sans un mécanisme de régulation, la rotation des engrenages s'accélèrerait pendant les phases de sonneries et risquerait de provoquer une rupture des engrenages ou de la roue de compte lors de l'arrêt. Par ailleurs, le temps entre les "coups" de sonnerie ne serait pas constant.
La régulation de la vitesse se fait grâce à un régulateur à air. Ce régulateur comporte deux grandes pales parfaitement planes. Sur d'autres horloges de clochers, ces pales peuvent avoir des formes incurvées.
La résistance de l'air sur ces pales entraîne une stabilisation de la vitesse de rotation.
Connaissons nos racines
Ce principe se retrouve pour la sonnerie des pendules de cheminée. Il est différent pour les pendules comtoises.
