Les cloches Oborzil

Cet article tente de donner quelques informations sur les cloches expérimentales Oborzil. Les données proviennent de traduction du hongrois, une langue qui n'est pas forcément tout à fait intuitive ! Cela donne l'impression d'être dans le noir et de tâtonner pour trouver la lumière. Le sujet semble tout de même en valoir la peine. En effet, ces cloches sont méconnues et hors un cercle régional hongrois, on ne trouve aucune référence ou presque à leur existence. Dans certains milieux spécialisés, on s'est même posé la question si elles existaient vraiment, c'est-à-dire si c'était resté au modèle de prototype sur papier ou si une fonte avait eu lieu.

Les cloches Oborzil posent une question à laquelle nous ne saurons pas répondre. Elles ont été présentées en 1967 à Budapest et brevetées en Belgique en 1990. Le concept semble intéressant, pourtant la technique de fabrication ne s'est pas propagée. Est-ce un grand flop commercial ou une méconnaissance qui a été la source de cet échec ?

L'article fait le point sur les connaissances très lacunaires à propos de ces cloches. Etant donné le peu de moyens à disposition, ça sera forcément limité. Nous n'avons effectivement pour le moment aucun enregistrement, ce qui nous empêche de réaliser une analyse spectrale.

D'après les documents d'internet, la paternité des cloches revient à Edit Oborzil. Elle était mariée à Tibor Jeney. La plupart des documents hongrois la répertorie comme étant une artiste. Quelques autres document épars disent que c'était une industrielle. En tant que fondeur de cloche, on peut deviner que la marge est faible. Elle serait née le 8 août 1921. Son père, Julius Oborzil, était vétérinaire et une figure publique importante de la ville d'Hajdúszoboszló. Sa mère, Elizabeth Parti Nagy, provenait d'un milieu fermier. Edit Oborzil est décédée à Budapest le 19 février 1996. Elle repose au caveau familial d'Hajdúszoboszló.

Les cloches dont nous parlons ont été imaginées en 1942. Elles proviendraient d'une tradition médiévale chinoise. Elles auraient été fondues pour la première fois en 1950. Une donnée certaine est qu'elles ont été présentées officiellement en 1967. Ensuite, plus rien de tangible jusqu'en 1990, où un dépôt de brevet a eu lieu en Belgique, à l'office de la propriété industrielle.

Ce sont des cloches en alliage d'aluminium. Normalement, une cloche est en airain, c'est-à-dire un alliage de 78% de cuivre et 22% d'étain, ou plus communément ce qu'on appelle du bronze. Cet alliage a été choisi au cours des siècles pour ses capacités de résonance. L'aluminium est en principe proscrit, même en très faible quantité, pour ses capacités à ternir la résonance. Cela peut donc paraître étonnant d'avoir choisi l'aluminium et cette métallurgie nous interpelle.

D'après le brevet, l'aspect le plus important, c'est que la robe est percée de fentes verticales qui suivent la forme du profil. Nous ne possédons pas d'explications techniques provenant de l'auteur sur la nécessité de réaliser cela, si ce n'est quelques lignes du brevet en lui-même, dont nous reproduisons le texte ci-dessous (au passage, un texte étonnamment clair, concis et intéressant sur le son d'une cloche). L'image ci-dessous, provenant du dépôt de brevet, montre bien comment l'objet a été imaginé.

Certaines de ces cloches existent toujours. De manière certaine, 46 cloches ont été données en 1996 à la ville d'Hajdúszoboszló, probablement par voie testamentaire. Dans un lieu qui s'appelle Haranghaz, la maison des cloches, une grande tonnelle artistique a été créée. Les cloches sont visibles au grand public, l'adresse est Szent István park 1, 4200 Hajdúszoboszló. C'est situé dans un parc thermal. La maison des cloches a été montée en 1999 sous l'impulsion architecturale de l'artiste Zoltán Rácz. Sur des photos contemporaines, on y voit de multiples cloches et clochettes. Certaines cloches ont des fentes sinueuses.

Certains documents relèvent que de nombreuses cloches Oborzil sont présentes en Hongrie et de par le monde. Nous n'en relevons aucune trace. D'autres documents expliquent qu'on peut apprécier au pourtour de la maison des cloches la 'world bell', une cloche spéciale qui aurait été fondue pour une exposition de renommée mondiale.

C'est tout ce que nous savons de ces cloches.

Les cloches du monument Haranghaz. Photo : flickr de Nrares.

D'un point de vue sonorité de la cloche et technicité campanaire, que pouvons-nous déduire ? Bien que ne possédant aucune preuve, certains aspects peuvent couler de source.

-L'aluminium est plus léger que l'airain. On a pour le bronze une masse volumique de 8400 - 9200 kg par m³. Pour l'aluminium, il s'agit de 2700 kg par m³. C'est une différence énorme ! On peut imaginer avec aisance qu'un bourdon de neuf tonnes en ferait alors trois. Ca signifie qu'on a donc une plus grande facilité de mise en ouvre. Par contre, la légèreté implique un changement de moteur de traction pour la volée, ou une modification de rayon de volant, car la force à mettre en ouvre n'est pas la même.

-Les fentes pratiquées dans la robe ont probablement pour fonction d'arrêter les vibrations de circonférence (radiales Rim). Le but doit probablement être de favoriser les vibrations montantes, ce qui déclenche les harmoniques. Cependant, il n'est pas possible de déterminer sans spectre sonore en quoi ces fentes influent réellement le développement des harmoniques. Ce qui parait d'autant plus surprenant, en tout cas sur le schéma du brevet, c'est que la couronne comporte des fentes, or il est indéniable que les anses ne sont pas des éléments musicaux. Il s'agit peut-être d'éléments artistiques. Le brevet est flou à ce sujet.

-L'alliage aluminium permet une très belle épigraphie. Le matériau donne une impression de précision. Cependant, l'alliage doit forcément contenir un matériau noble. Vous avez déjà entendu le son quand vous tapez sur une casserole ? Les notices exactes de fabrication ne nous sont pas connues.

-L'aluminium est plus fragile que le bronze à la corrosion, notamment aux fientes de pigeon, ce qui nous fait présupposer que ces cloches sont plus fragiles en milieu de clocher non protégé. Sans alliage afin d'améliorer la dureté, il faut aussi noter que l'aluminium n'a pas d'excellentes capacités. Un écrouissage peut être nécessaire, ou la conception d'un alliage de type 2 aluminium - cuivre (2,6 et 6,3 %). Le durcissement structural de ces alliages est dû à la précipitation de composés transitoires d'Al2Cu et CuMgAl2. On peut imaginer que le cuivre est bon pour l'amélioration de résonance. D'un tout autre point de vue concernant la dureté, la réalisation de fentes dans des cloches en bronze seraint immanquablement déraisonnable, parce que cela fragiliserait grandement l'ensemble, avec un risque très accru d'apparition de fêlures ou de cassures.

-On peut se demander si les fentes ne sont pas réalisées dans le but de permettre une meilleure propagation des harmoniques (au sens de les évacuer) et que ces fentes agiraient comme de multiples bouches le long de la panse. Honnêtement, ça parait hautement fantaisiste, mais toutes les pistes ont le mérite d'être explorées.

-Si le brevet a été déposé en Belgique alors que les créateurs étaient hongrois, serait-ce parce qu'ils visaient un marché bien particulier, et donc celui des carillons ?

Un texte explicatif a été rédigé dans The Journal of the Acoustical Society of America, Volume 82, Issue 3, September 1987, p.1106. Bien évidemment et comme d'habitude, le document n'est pas disponible. Afin d'évoluer dans les recherches, l'idéal serait de disposer d'un enregistrement, afin de pouvoir dresser un spectre sonore. Une demande sera faite à la ville d'Hajdúszoboszló sous peu, en hongrois. Ca ne manquera pas de surprendre, mais sans ce maillon manquant, les recherches seront bloquées.

En annexe, le texte du brevet

L'invention a pour objet une cloche fabriquée en aluminium ou en alliage d'aluminium de manière à produire un son de hauteur caractéristique et un long temps de réverbération. Depuis des siècles on utilise les cloches aux fins de production de sons musicaux, pour indiquer l'heure, signaler des événements importants. On emploie également les cloches dans les orchestres comme instruments musicaux pour partager une ligne mélodique par des percussions ou des notes pointées. Sous leurs formes habituellement connues, les cloches sont en fait utilisées comme instruments de musique.

On peut considérer une cloche comme un plateau à trois dimensions qui, sous l'effet d'une percussion, produit des oscillations se propageant selon deux dimensions. Au cours de ces oscillations bi-dimensionnelles, se forme un double réseau de lignes nodales: à savoir, un système de lignes nodales longitudinales et un système de lignes nodales circulaires. Le système de lignes nodales longitudinales comprend des lignes de noeuds se trouvant dans des plans verticaux. Ces plans verticaux contiennent l'axe vertical de la cloche c'est-à-dire l'axe qui passe par le point de fixation de la cloche lorsqu'elle est en position de repos. Les lignes nodales ont toutes le même profil qui correspond au son devant être émis par la cloche. Les ligne nodales longitudinales partagent l'enveloppe de cloche en 4 à 12 zones ou régions le long de la périphérie. Dans le réseau de lignes nodales longitudinales, les oscillations d'amplitude maximum correspondent aux lignes nodales qui ont reçu la percussion provoquée par un moyen de percussion comme par exemple le battant de la cloche.

L'autre système de lignes nodales provoqué par la vibration consiste en un réseau de lignes nodales circulaires situées dans des plans équidistants perpendiculaires à l'axe longitudinal de la cloche. Les centres de circonférence des noeuds de vibration sont situés sur l'axe longitudinal. A la croisée des lignes nodales longitudinales et circulaires, l'enveloppe de cloche ne vibre presque pas. Les modes de vibration des lignes de noeuds longitudinaux et circulaires sont libres de se superposer.

Sur la cloche, l'amplitude est maximum sur le bord limite inférieur. Cet endroit peut être considéré comme étant équivalent à l'extrémité libre d'une poutre ou plaque encastrée. La vibration, le son ou la note se propagent à partir du bord inférieur de la cloche. Ce qui entraîne un mouvement global de vibration de la cloche, à l'exception du point de fixation, qui est situé le plus haut et au centre. Le son produit comprend deux composantes. La première correspond à la note provoquée par la percussion. Elle est brève, unique, de hauteur de son bien définie et de sonorité métallique. La tonalité résultant de la percussion est considérée comme la caractéristique de la sonorité de la cloche. La tonalité de percussion de la cloche est de courte durée, la réverbération se produit ensuite extrêmement rapidement. Le son de percussion est la résultante d'une série d'harmoniques dont les fréquences sont des multiples de celle du son fondamental. Quand on fait sonner à toute volée la cloche par percussion du battant, la sonnerie globale de la cloche retentit et on peut la caractériser par une configuration typique d'état vibratoire qui s'établit sur l'enveloppe de cloche produisant une sorte de sonorité polyphonique dont l'intensité acoustique disparaît lentement. Ce son ample est composé de la note fondamentale, de la tierce, de la quinte et de l'octave supérieure. De toutes ces composantes, la fondamentale retentit le plus longtemps. Comparativement les autres s'affaiblissent plus rapidement.

La sonorité d'une cloche présente deux tons différents; si le son provoqué par le battant de cloche prédomine, il est métallique, ce qui implique de nombreuses vibrations sonores d'ordre supérieur non harmoniques, et une hauteur du son est confuse. Le deuxième son qui est plus doux et plus délicat que le premier. Sa sonorité se fait plus précise suite à l'affaiblissement acoustique progressif, les harmoniques d'ordre supérieur disparaissent l'un après l'autre, au point que seul le son fondamental reste audible. La description qui vient d'être donnée des propriétés vibratoires et acoustiques dépend exclusivement de la configuration géométrique et de l'enveloppe de la cloche. Ni la force de la percussion, ni la composition de la cloche n'ont aucun effet. Ces deux paramètres ne déterminent en effet que le nombre et l'intensité des harmoniques supérieures.

On considère qu'une cloche donnée est de bonne qualité lorsque la hauteur du son produit est bien précise et que le temps de réverbération est long. En plus de ces exigences techniques, il faut pouvoir produire une cloche économiquement et facilement, et il faut que le travail se fasse à la pièce ou en série. Dans le cas de cloches de configuration classiques, les impératifs de production ci-dessus mentionnés ne sont en général pas tous satisfaits.

Pour les types de cloches connues, déterminer le son fondamental et le son de percussion pose un problème difficile. La raison en est que l'enveloppe de la cloche et les deux réseaux de lignes nodales sont en vibration et qu'il s'établit un système vibratoire dans lequel les deux réseaux de lignes nodales sont pratiquement perpendiculaires. Il est impossible de déterminer à l'avance la composition du son émis.

La hauteur de son dépend principalement du matériau et du diamètre de la cloche, le poids de celle-ci étant d'ailleurs proportionnel au diamètre. Lorsque le poids et le diamètre d'une cloche doivent obligatoirement être aussi petits que possible, ces paramètres sont à prendre en considération pour obtenir une certaine hauteur de son. Le plus petit diamètre et le plus petit poids que l'on peut atteindre pour une hauteur de son donnée correspondent au choix de l'or comme matériau. Si l'on prend en considération de plus grands diamètres et de plus grands poids la hauteur de son voulu peut être atteinte avec de l'argent comme matériau. Ni l'or ni l'argent ne sont pris en considération comme matériau possible en raison de leur prix élevé.

Pour l'obtention d'une cloche d'un faible poids et d'un petit diamètre on envisage ensuite le bronze, alliage de Cu et Sn, dénommé bronze de qualité pour cloche. A côté de cela, le laiton, alliage de Cu et Zn et un alliage de cuivre avec du silicium (Cu + Si + Zn) ou du bronze contenant du silicium peuvent être employés. Ces matériaux sont cependant chers. Le prix élevé d'une cloche provient du fait qu'elle doit être fabriquée en un matériau de haute pureté. Il suffit de mettre quelques pour cents d'aluminium dans du bronze de qualité pour cloche pour réduire d'un tiers les temps de réverbération. Du fait qu'il faut longtemps pour couler une cloche, les alliages de cuivre sont peu indiqués pour la fabrication. La durée de coulée peut atteindre quelques mois, et ce indépendamment du poids de le cloche, qu'il soit de quelques tonnes ou de quelques kilos. En plus, il arrive bien souvent que la cloche que l'on a ainsi préparée pendant une aussi longue période ne présente pas, du point de vue acoustique, le ton souhaité au départ.

La mise en production de cloches d'aluminium ou d'alliage d'aluminium a été essayée. Dans les essais réalisés selon des modes classiques de construction de cloches, l'aluminium et les alliages d'aluminium se sont révélés tout à fait inadaptés. En effet, si l'on fixe une hauteur de son donnée, on est obligé de prendre en considération des diamètres et des poids extrêmement importants, beaucoup plus grands que ceux de cloches faites en alliages traditionnels de cuivre. Le meilleur temps de réverbération est celui des cloches fabriquées à partir d'alliages de bronze de qualité pour cloches avec une composition "Cu + Sn"; les autres alliages de cuivre ne donnent pas le résultat souhaité. Les cloches préparées en prenant de l'aluminium ou des alliages d'aluminium comme matériau et en suivant les procédés de construction traditionnels présentent, du point de vue des temps de réverbération, des périodes inacceptables. Par ailleurs, le son n'est pas agréable.

L'invention a permis de résoudre le problème de la construction de cloches en employant de l'aluminium relativement bon marché ou des alliages d'aluminium. Les cloches peuvent, selon l'invention, être produites à la pièce ou en série à une bonne cadence et avec une réduction substantielle des coûts de production. Les caractéristiques de la cloche à fabriquer sont rapidement et aisément estimées, ce qui constitue un progrès. Un autre progrès est l'obtention de cloches ayant une tonalité à la hauteur voulue prévue à l'avance. En plus, le temps de réverbération peut être amené à une valeur correspondant à celui des cloches faites en bronze et, dans certains cas, il est dépassé.

L'objet de la présente invention est atteint à l'aide d'une cloche telle que décrite dans la revendication 1. Des modes de réalisation préférés des cloches selon la présente invention sont mentionnés dans les sous revendications 2 à 6. D'après le brevet DE-C-177 880 on peut répartir, sur toute la cloche, une série de fentes à la périphérie de son enveloppe. La périphérie de la cloche, dans cette version connue, a un profil qui est toujours ouvert. De plus, les fentes se présentent comme une série de garnitures à forme recourbée pratiquées sur le bord inférieur de la cloche. Ce type de configuration a pour but de relever le niveau d'intensité acoustique de l'ensemble des sons émis quand sonne la cloche.

La cloche, selon l'invention, sera décrite sur base d'un exemple de réalisation préféré qui est visible en une représentation perspective sur le dessin annexé. La cloche, ou plus précisément l'enveloppe de cloche représentée sur la figure, a un contour d'allure classique. Entre le rebord inférieur ou assise 1 et la zone 2 à partir de laquelle la cloche est pendue, on a pratiqué au centre 4 de l'enveloppe 3 de la cloche des entailles. Dans l'exemple représenté, le profil de ces entailles suit la forme de l'enveloppe de la cloche dans le sens longitudinal. De plus les entailles sont équidistantes sur la périphérie de l'enveloppe de cloche. La largeur des entailles ou fentes peut être identique, au contraire être différente. De même, sur le pourtour inférieur, les entailles ou fentes 4 pratiquées à la périphérie du contour inférieur peuvent être équidistantes ou non.

Au voisinage du point de suspension 2 de la cloche, près des extrémités des entailles ou fentes 4, le tracé de ces dernières peut commencer sur tout le corps de la cloche à partir d'une seule et même circonférence ou à partir de circonférences différentes. De même, les extrémités inférieures peuvent s'arrêter également sur une circonférence unique ou sur des circonférences différentes, une ou plusieurs fentes ou entailles 4 pouvant atteindre le bord extrême de l'assise 1 de cloche. En plus de ceci, les fentes ou entailles 4 peuvent, quand on regarde la cloche de profil, présenter un tracé arqué ou cintré, la courbure ainsi formée se faisant selon une ou deux dimensions, de sorte que le profil de la fente ou entaille 4 est celui d'une ondulation. De plus, les fentes ou entailles 4 peuvent être des lignes droites comme dans la figure. Dans la forme de réalisation représentée, un total de dix fentes ou entailles 4 se présentent et se répartissent uniformément sur le pourtour de l'enveloppe de cloche 3 de manière telle que la largeur de l'espace de l'enveloppe de cloche 3 qui sépare les différentes fentes ou entailles 4 soit plus grande que la largeur des fentes elle-même.

L'avantage essentiel de la cloche réalisée selon l'invention provient du fait que d'excellentes qualités acoustiques peuvent être obtenues sur base d'une fabrication de cloches en aluminium ou en alliage d'aluminium. Les coûts de production, à la fois en temps et argent, pour les matériaux diminuent le temps de travail nécessaire pour réaliser le modelage lors de la coulée est maintenant de quelques jours et non plus de quelques mois. On peut donc honorer plus rapidement des commandes et avoir des délais de livraison beaucoup plus courts. On peut également travailler sur de plus petites séries. On peut également fixer la tonalité d'une manière simple et sans grande étude. La détermination se fait rapidement et de façon précise. D'un point de vue pratique, le temps de réverbération est au moins égal à celui des cloches en bronze voir même plus élevé. Grâce à la présence de la fente ou entaille, on peut obtenir un son meilleur de percussion et une meilleure sonorité avec des cloches réalisées en aluminium ou en alliage d'aluminium qui présentent un diamètre relativement petit et un faible poids.

L'invention n'est pas limitée aux seules cloches de grandes dimensions et de poids élevé. La construction des cloches selon la présente invention, permet d'obtenir des caractéristiques acoustiques favorables ainsi qu'un bon prix de revient. Elle est également valable pour des cloches de petites dimensions et légères ainsi que pour des grelots.

Affaire à suivre, on l'espère...

PS (11/02/2011) : Nous apprenons qu'il y a une cloche Oborzil stockée au Országos Müszaki Múzeum Öntödei Múzeumában Budapesten. Nous pouvons traduire cela par : Musée national de la fonderie et de la technologie de Budapest. Une petite photo est visible et cela révelle un petit instrument de toute beauté.