恒定不变的是动力

当机械腕表的主发条张力变小时,摆轮振幅亦随之减小。这对腕表的精准度将产生不利影响。IWC万国表恒定动力装置确保擒纵机构传递完全均衡的动力,提供无与伦比的精准度。

 

从古至今,唯一亘古不变的规律是变化。然而,在高级钟表世界中,此规律成为一大障碍,因为我们要竭尽所能让钟表恒定不变,即确保摆轮的振荡始终保持精准一致。数百年来,这一特殊挑战始终考验着无数发明家和制表师。沙夫豪森IWC万国表自制机芯总监托马斯•高夫曼(Thomas Gäumann)表示:“当腕表上满链时,主

发条会产生最大扭矩,从而产生最大振幅。但随着发条盒中张力的下降,振幅也随之减小。”此现象将对机械腕表的精准度产生不利影响。

 

对于始终保持恒定振荡的摆轮而言,通过齿轮系和擒纵机构传输的动力必须始终保持恒定。不过,只要持续向摆轮传递动力,主发条的张力变小势必影响振幅。正如高夫曼所解释:“设计的各种解决方案均旨在借助辅助机构,将游丝中变小的能量转换为恒定动力。”

恒定动力装置确保无与伦比的精准度。

恒定动力的探索

一种可能方案是在发条和齿轮系中间插入一个带芝麻链和链条的无级变速传送器。早在15世纪,列奥纳多·达·芬奇(Leonardo da Vinci)就描绘了这样一个形如自行车传动装置的设计。在此系统中,发条盒绕自身旋转,从而为安装在锥形芝麻链上的链条上链。当上满链后,它将在锥形的尖端拉紧。此处的杠杆作用最低,因此,传输给齿轮系的扭矩较小。游丝的张力越低,芝麻链基座上的杠杆作用以及扭矩值越大。在整个过程中,传输给摆轮的动力保持恒定。

 

芝麻链和链条传动装置在大型时钟中尤为成功。例如,用在对精准度要求极高的船载海洋计时器上。同样的结构还用在怀表中。不过,无级变速传送器需要较大空间,这意味着它在腕表中的应用有一定局限。

整合辅助擒纵机构

多年来,对IWC万国表的制表师而言,这也是一大挑战。但最终,他们找到了一个高效且精美的技术性替代方案:“我们的专利恒定动力系统在擒纵轮和第四轮中间整合了一个辅助擒纵机构。它作为一个临时储能空间,每秒为摆轮游丝上链一次,为擒纵轮提供有效能量,保证摆轮持续运转。”高夫曼在总结其工作原理时如是说。这一技巧的原理非常简单:摆轮游丝每秒的上链角度相同,这意味着传递给擒纵机构的能量保持恒定。即便游丝中的张力减少,摆轮也能继续以几乎相同的振幅振荡。

 

恒定动力装置确保腕表走时速率绝对精准。葡萄牙系列Sidérale Scafusia腕表和工程师系列恒定动力陀飞轮腕表均搭载恒定动力陀飞轮。此陀飞轮的振频设定在2.5 Hz,使系统以每秒一次的速度为摆轮游丝上链。

—94800 calibre

摆轮游丝提供临时能量存储

整个机构的核心是瑞士叉瓦式擒纵机构。三角形凸轮安装在擒纵轮齿轴上。凸轮以恒定动力叉杆驱动,并通过另一端的两个棘爪抓握制动轮。当擒纵轮向前推进五步,它将释放制动轮。再次锁定前,它将旋转30度。此过程在摆轮每跳进五次后重复进行。此序列每小时振动18,000次,也决定着安装在陀飞轮框架上的秒针的运转。另外,框架每旋转一次,将使擒纵轮上的齿轴旋转,从而与固定的第四齿啮合。它为摆轮游丝(位于擒纵轮下方)上链,继而为摆轮提供恒定脉冲动力。

 

高夫曼解释说:“为驱动陀飞轮和恒定动力机构,我们配备了带双发条盒的94800型和94900型机芯。它们共同提供足够动力,确保48小时内走时精准。”2天后,提供的扭矩不再有效。此时,陀飞轮将自动转换到正常模式,以每秒五步的速率或以与摆轮相同的振频向前推进。

设计工程师面临的挑战

对于参与其中的工程师而言,恒定动力机构的设计和制造是一项艰巨任务。金银丝结构包括20个左右要全部整合至一个直径为15.8毫米陀飞轮中的额外零件。高夫曼强调说:“定义各种序列过程,如释放和停止恒定动力杆,要求尤为苛刻。为此,在制造摆轮时,我们必须兼顾安全性和功能性。另外,我们还必须基于一定储备,确保机芯序列和杠杆动作始终稳定运行。”

—With the patented constant-force tourbillon, IWC elegantly combines two complications that serve to increase timekeeping precision. It ensures an extremely regular and precise rate over a period of at least 48 hours.

极致精准度离不开全新生产技术

一切的难点在于将恒定动力机构放置在擒纵轮和第四轮之间,它正好位于摆轮前面,这直接影响后者的振荡。因此,所容许的公差极小,有时甚至要低于千分之一毫米。恒定动力杆和凸轮采用基于X射线曝光技术的LIGA工艺制造。高夫曼表示:“此版本的LIGA工艺使用X射线,使我们能以极致精准度生产完美均匀的微结构,这是传统制造技术远远无法达到的。”另一个重要因素是材料的选择:凸轮由纯金制成,恒定动力杆由镍磷制成。纯金采用自润滑,使之成为干式运转摩擦搭档的最佳组合。

IWC万国表只有三位技术娴熟的专家能承担组装恒定动力陀飞轮的重任。

组装技术只有少数人具备

即便对经验最丰富的制表师,组装恒定动力陀飞轮亦是极大的耐心考验。要组装这样一个重量只有0.7克却由104个独立零件构成的装置,需要整整两周的时间。IWC万国表只有三位技术娴熟的专家能担此重任。在高夫曼看来,恒定动力陀飞轮不仅是一个别具特色的卖点,更是这家位于沙夫豪森的公司追求工程和创新巅峰水准的完美典范。他说道:“对于能够以实用且精美的解决方案破解这一数百年制表挑战,我们倍感自豪。”



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