Généralités sur l'horloge et son fonctionnement

Le premier tambour est destiné à sonner toutes les quinze minutes. Une sonnerie plus fréquente permettait aux habitants de s’orienter précisément dans le temps. Toutes les 15 minutes, l’horloge annonçait le temps écoulé, déterminant ainsi le rythme de la vie urbaine et aidant les artisans, les marchands et les citoyens dans leurs tâches quotidiennes.

Le tambour moteur est fabriqué en bois d’acacia durable, autour duquel est enroulé un câble en acier relié à un poids en pierre. Ce poids, d’une masse calculée avec précision (150 kg), fournit la force nécessaire pour entraîner le mécanisme.

Le système d’engrenages et de goupilles est fabriqué avec précision ; les goupilles sont disposées de manière à déclencher la sonnerie à chaque intervalle de 15 minutes. Lorsque le tambour moteur tourne, les goupilles sur la roue dentée activent un déclencheur qui libère le câble relié au marteau de sonnerie à l’étage supérieur. Le nombre de coups de cloche indique le temps écoulé : un coup pour le premier quart d’heure, deux pour la demi-heure et trois pour les trois quarts d’heure.

La roue de compte pour la sonnerie des 15 minutes a une forme spéciale. Sur le bord extérieur, elle comporte 4 encoches distinctes qui divisent la circonférence de la roue en 4 parties inégales. L’engrenage ne tourne pas en continu, car il est bloqué la plupart du temps par une cale reposant dans l’une des encoches. La cale est libérée tous les quarts d’heure par un levier activé par le tambour moteur de l’horloge. Lorsque la cale est libérée, elle permet au tambour moteur de la sonnerie des 15 minutes de tourner. Le tambour commence simultanément à entraîner l’engrenage auquel il est relié par une transmission dentée. Tant que la cale glisse sur la circonférence, le tambour peut tourner librement, mais lorsque la cale retombe dans l’encoche suivante, la rotation du tambour, et avec elle celle de l’engrenage, s’arrête.

Le mécanisme est conçu de sorte que l’engrenage effectue un tour complet à chaque heure pleine. Pendant la rotation du tambour, l’engrenage compte 1, 2, 3 ou 4 coups de cloche, selon la distance entre les encoches. On obtient ainsi une sonnerie différente pour le premier quart d’heure (un coup), la demi-heure (deux fois), les trois quarts d’heure (trois fois) et à l’heure pleine (quatre fois). À l’heure pleine, l’engrenage de la sonnerie des 15 minutes termine un tour complet et revient à la position initiale, tout en libérant simultanément la cale du tambour de la sonnerie des heures via un levier à bec, commençant ainsi le cycle de comptage des heures.

Le deuxième tambour entraîne le mécanisme horaire principal, qui déplace les aiguilles sur trois côtés de l’horloge de la tour de Ptuj. Cette conception innovante permet de voir l’heure depuis différentes parties de la ville, ce qui constituait une réalisation technologique exceptionnelle pour l’époque. Les aiguilles sur les côtés est, ouest et sud de la tour sont synchronisées et se déplacent uniformément, ce qui exige une précision exceptionnelle du mécanisme.

Le tambour moteur est relié à un poids en pierre qui assure une force constante pour la rotation du système d’engrenages. Un système complexe d’engrenages réduit la vitesse de rotation du tambour moteur à une vitesse adaptée au déplacement des aiguilles. Les engrenages sont forgés, tournés et limés à la main, et leur fabrication précise est cruciale pour le bon fonctionnement de l’horloge.

La transmission de la rotation d’un arbre vers trois axes est rendue possible grâce à des engrenages coniques et des joints de cardan. Les engrenages coniques transmettent la rotation à un angle de 90 degrés, tandis que les joints de cardan permettent la transmission de la rotation entre des axes qui pourraient ne pas être parfaitement alignés. Ce système garantit que les aiguilles sur les trois côtés de la tour se déplacent de manière synchrone et affichent la même heure.

Le troisième tambour est responsable de la fonction de répétition, qui permet à l’horloge de sonner à nouveau l’heure pleine après un certain intervalle de temps. Cette fonction était extrêmement importante à une époque où la sonnerie pouvait être manquée à cause du bruit ou de la distance. La répétition garantissait que tous les habitants avaient la possibilité d’entendre quelle heure il était, ce qui était crucial pour l’organisation de la vie quotidienne.

Le tambour moteur avec son propre poids est relié à une roue dentée qui possède des goupilles disposées de manière à déclencher la sonnerie après l’intervalle défini suivant l’heure pleine. Le mécanisme de déclenchement, composé de leviers et de bras, active le marteau de sonnerie via un câble.

L’horloger pouvait ajuster les intervalles et le nombre de répétitions de la sonnerie en fonction des besoins de la communauté, ce qui donnait à l’horloge un caractère unique.

Le quatrième tambour gère la sonnerie principale des heures, qui annonce les heures pleines avec le nombre de coups correspondant. La roue à goupilles possède des goupilles disposées de manière à ce que chaque goupille corresponde à un coup de cloche. À l’heure pleine, les goupilles déclenchent le mécanisme de libération, qui active le marteau de sonnerie. Le nombre de coups correspond au nombre d’heures pleines (par ex. 12 coups à 12 heures).

La roue de compte pour la sonnerie des heures a également une forme spéciale. Elle possède 78 dents à l’intérieur, et sur son bord extérieur, on peut observer 11 encoches. Comme les distances entre les encoches augmentent, elles divisent la circonférence en 11 parties inégales. Chaque encoche est légèrement plus éloignée de la précédente – exactement de la longueur d’une (1) dent sur l’engrenage intérieur. Cet engrenage ne tourne pas en continu comme l’engrenage moteur de l’horloge, mais seulement lorsque l’entraînement de la sonnerie est libéré. Au repos, le mouvement est empêché par un arrêt mécanique (cale) reposant dans l’une des encoches sur la circonférence de l’engrenage. La cale est libérée par un levier activé par le tambour moteur de l’horloge exactement à chaque heure pleine. Lorsque la cale est libérée, le tambour moteur de la sonnerie des heures commence à bouger. Le nombre de coups de cloche est déterminé par la distance entre deux encoches consécutives sur la circonférence de la roue de compte. La cale glisse sur la circonférence jusqu’à ce qu’elle tombe dans l’encoche suivante ; pendant le glissement, chaque dent à l’intérieur de l’engrenage décompte exactement 1 coup de la cloche des heures. La seule exception est la première encoche, qui est légèrement plus large ; celle-ci représente la première heure, où la cloche ne sonne qu’une fois. L’engrenage est conçu pour effectuer deux tours complets chaque jour. Comme les distances entre les encoches augmentent, nous obtenons douze longueurs de sonnerie différentes pour les 12 heures de la journée. La plus grande distance entre les encoches déclenchera ainsi 12 coups de cloche – pour la 12ème heure de la journée. Ensuite, le cycle se termine, l’engrenage revient à la position initiale et le décompte recommence.

L’échappement à repos est le cœur de l’horloge de la tour de Ptuj. Ce mécanisme permet la conversion de l’oscillation régulière du pendule en mouvements contrôlés des engrenages, assurant une mesure précise du temps.

Le pendule (une tige avec un poids en pierre à l’extrémité) oscille à intervalles réguliers. Son oscillation est basée sur les lois de la physique découvertes par Galileo Galilei et est indépendante de l’amplitude de l’oscillation. Le pendule est relié à une ancre qui possède deux palettes. Ces palettes s’engagent alternativement dans les dents de la roue d’échappement, qui est une roue spécialement conçue avec des dents formées avec précision. Lorsque le pendule oscille, l’ancre contrôle la libération de la roue d’échappement. Chaque mouvement de l’ancre permet à la roue d’avancer d’une dent, transférant l’énergie au système d’engrenages et entraînant les aiguilles de l’horloge.

La précision de ce mécanisme dépend de l’exceptionnelle précision de la fabrication des dents et de l’ancre ; même de petits écarts peuvent causer des irrégularités dans le fonctionnement de l’horloge.

L’utilisation de matériaux de qualité, tels que le laiton pour la roue d’échappement et l’acier pour l’ancre, ainsi qu’une lubrification régulière, sont cruciaux pour réduire la friction et l’usure. Ce mécanisme a été une percée technologique au 17e siècle et a permis le développement d’horloges mécaniques précises.

Les volants, appelés aussi régulateurs à ailettes ou « fly governors », sont une partie cruciale du mécanisme de sonnerie de l’horloge de la tour de Ptuj. Leur tâche est de contrôler la vitesse de rotation des tambours pendant la sonnerie, assurant une sonnerie régulière et agréable et empêchant les dommages au mécanisme dus à des vitesses excessives.

Le volant se compose d’ailes ou de volets fixés à l’arbre du mécanisme de sonnerie. Lorsque le mécanisme est déclenché et que le poids commence à faire tourner le tambour, les ailes du volant tournent également. La rotation des ailes crée une résistance de l’air qui agit contre le sens de rotation et ralentit le mécanisme. Cela garantit que les coups de cloche sont espacés uniformément dans le temps.

L’horloger peut ajuster l’angle et la surface des ailes du volant pour affiner la vitesse de sonnerie selon les besoins ou les préférences de la communauté. Les ailes doivent être équilibrées pour éviter les vibrations et l’usure excessive du mécanisme. Les matériaux dont sont faites les ailes (métal léger) sont choisis pour une performance optimale et une résistance aux intempéries.

L’entretien régulier des volants, y compris la vérification de tout dommage ou déformation et la lubrification des roulements, est crucial pour leur fonctionnement efficace. Les volants sont une partie indispensable du mécanisme, assurant la longévité de l’horloge et la qualité de la sonnerie.

Les horlogers étaient des maîtres de leur métier, combinant des connaissances en mécanique, métallurgie, menuiserie et art. Leur travail était crucial pour la fabrication, l’entretien et l’amélioration de l’horloge de la tour. Ils laissaient souvent leurs signatures ou marques sur des parties du mécanisme ou à proximité de l’horloge, nous donnant aujourd’hui un aperçu de l’histoire de l’horloge et des personnes qui en prenaient soin.

L’un des horlogers les plus célèbres associés à l’horloge de Ptuj était Primož Okrogelnik de Celje. En 1812, il a rénové l’horloge en profondeur, réparant le mécanisme de sonnerie (« Schlag- und Hammerwerk »). Sa signature est conservée sur la facture de réparation.

Les horlogers étaient souvent organisés en guildes, ce qui garantissait des normes élevées pour leur travail. La période d’apprentissage durait entre 4 et 6 ans, garantissant que les horlogers étaient hautement qualifiés. Leur rôle n’était pas seulement de maintenir la précision de l’horloge, mais aussi d’introduire des innovations et des adaptations au mécanisme selon les besoins de la communauté.