精巧的比勒顿自动装置与 顶尖工程技术相结合

自动腕表持续运行的关键在于佩戴者的手臂运动。60年来,IWC万国表自制的自动机芯始终由阿尔伯特·比勒顿(Albert Pellaton)研发的棘爪上链系统驱动,并经过不断的改良。全新52000型机芯系列采用顶尖的陶瓷技术,令机芯几乎不受磨损。

 

如今,人们离家前总不忘为智能手机、平板电脑或笔记本电脑充电。在这个数字时代,配备自动上链系统的机械腕表显得极为便利,因为机械腕表在没有电池的情况下,仍能不间断的运行。

 

当然,腕表并非某种神奇的永动装置,指针的转动同样需要动力来源。自动腕表的主发条通过佩戴者手臂的自然活动上链,而无需经表冠手动上链。IWC万国表机芯研发部主管托马斯·高夫曼(Thomas Gäumann)解释了背后的原理:“在自动腕表内,摆陀会将动能转化成游丝的势能。”

 

重力使摆陀下降

一切源于重力和惯性。呈半圆形的中置轴承摆陀由黄铜制成,其外缘含有钨等重金属。重力不断迫使摆陀下移,使位置出现误差。即使水平位置产生极小的变化,摆陀都会因此转动。惯性是另一因素:如果表壳在特定角度增速,摆陀会由最初保持不动,转而在中心处产生更大扭矩。扭矩经减速齿轮传递至发条盒,为主发条上链。而当佩戴者在步行时随身体摆动手臂,这个装置便能发挥更高效率。

 

 

—半月形摆陀可把佩戴者的动能 转化成主发条的势能。
相比机芯的其它部分,自动组件更易受到磨损。

IWC万国表的自动系统与阿尔伯特·比勒顿有着密不可分的联系。他是力洛克制表家族的后裔,于1944年担任品牌的技术总监,并以研发高效自动上链系统为首要任务。高夫曼描述了初期情况:“从设计角度来看,这项工作的难度在于把摆陀的双向活动转成单向上链,而这会令主发条拉紧。”当时,大多数系统都选择将摆陀的运动转移至复杂的传动装置,或是只靠单一方向的转动为机芯上链,结果令速率和能量大幅下降。

 

棘爪上链系统充分利用每个动作

比勒顿偶然提出了一个令人意想不到的方案:他以呈心形的偏心轴承盘,取代摆陀中央的球形轴承或钝齿。这个新设计把摆陀的转动变为摇杆的前后摆动。摇杆的活动会经两个棘爪传递至上链齿轮,其中一个棘爪拉动齿轮(即上链),另一个则顺畅地滑行至齿轮顶部,直至动作互换为止。这一极其高效的装置在1950年取得专利。高夫曼补充:“不论任何方向和幅度,摆陀都会利用每个动作为主发条上链。”

 

自动上链系统的原理十分简单,但设计工程师却要面对各式各样的挑战。一方面,这个装置必须配合广大佩戴者的不同习惯和生活方式,并保证顺利运作。另一方面,相比机芯其它部分,自动组件更易受到磨损。例如,在全新52850型机芯中,摆陀须转动2600次才能为葡萄牙系列年历腕表的两个发条盒完全上链。虽然摆陀的重量不到五克,但快速转动对组件施加的压力,可比重力高出5000倍。因此,令摆动系统免受磨损至关重要。

 

—比勒顿自动系统运用摆陀的双向活动为主发条上链。

陶瓷可防止装置磨损

除了复杂的结构,所选材料也极为重要。腕表机芯使用的高科技陶瓷比精钢更轻、更坚硬,而且韧性十足。早在近30年前,IWC万国表就已经开始制作这一材料。品牌拥有多年生产陶瓷表壳的经验,而在陶瓷机芯组件方面同样领先业界。
 

要在特定公差范围内制作微小的陶瓷零件绝非易事,因为基本粉末原料会在烧结阶段缩小约三分之一。只有极少数专家能掌握如此复杂的制造工艺。此外,其设计或几何结构往往需要作出改动,才能令这种高科技材料与黄铜或精钢组件相互融合。

 

在压力和应力的影响下,比勒顿上链系统于初期便选用陶瓷。2009年,IWC万国表首度以氧化锆取代铍铜,成功打造51900型机芯,为葡萄牙系列陀飞轮逆跳腕表提供动力。这项改进在减轻磨损的问题上发挥了重大作用。按照常理,下一步应该使用相同材料制造上链齿轮。然而,第一次尝试却以失败告终:每当压合精钢齿轮时,陶瓷齿轮便会碎裂。直至新设计和制作技术出现,局面才取得突破。如今,在52000型机芯中,自动齿轮和齿轮合组成单一的黑色陶瓷组件。高夫曼说:“正因如此,棘爪与齿轮之间的相互作用才能做到近乎零磨损。”

 

凸轮与轴承采用相同材料

其它地方同样需要作出改善。例如,比勒顿上链系统的凸轮以前是由精钢制成,中间位置压合一枚红宝石。但此设计需要为摆陀额外装配轴承。针对这个问题,陶瓷再次发挥重要作用。高夫曼解释:“如今,凸轮全部由白色陶瓷制成,使之同时成为整个摆陀的轴承。”这项改进既可节省空间,也令设计工程师能够创作更大型的摆陀杆,在整个组件装配过程中,也无需处理以弹簧固定的轴承。装配于桥板的凸轮,令自动上链装置更加稳固。

 

在60年前获取专利的比勒顿装置,至今依然十分现代化。

高夫曼指出:“比勒顿上链系统是独一无二的技术杰作,与葛珞斯(Kurt Klaus)打造的万年历和葡萄牙三问腕表,同样是公司制表传统的基石。” 推陈出新始终是IWC万国表的传统。尽管改良后的50000型机芯系列仍受若干细节所限,但这依然是制表师、设计工程师和材料专家多年来密切合作的丰硕成果。当佩戴者透过蓝宝石玻璃表底仔细品鉴全新自制机芯时,他们不仅欣赏到上链系统的完美造型,更能每天体会到沙夫豪森IWC万国表创始人佛罗伦汀·阿里奥斯托·琼斯(Florentine Ariosto Jones)的工程哲学,这股制表热情一直传承至今,历久弥新。

 



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