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欧米茄富有传奇色彩的“同轴擒纵机构”

由乔治•丹尼尔制表大师研制成功的“同轴擒纵机构”,实现历程颇为坎坷,曾经被推介到几家知名品牌寻求合作,但都遭到拒绝。最后是欧米茄采纳了这项新型的擒纵结构。此技术经过几十年的发展已经非常成熟,成为欧米茄品牌最具有标志性的专利技术。

成长史

自从机械钟表诞生至今700多年的发展历史中,钟表大师们发明了很多种类的擒纵机构--14世纪在欧洲出现了早期的擒纵机构“机轴擒纵机构”(verge escapement);17世纪后期发明的使用在摆钟里的“回退式擒纵机构”(recoilescapement);18世纪早期由英国人格林汉(George Graham)发明的“直进式擒纵机构”(deadbeat escapement);18世纪应用于怀表的“工字轮擒纵机构”(cylinderescapement),“镰钩式擒纵机构”(virgule escapement)和“复式擒纵机构”(duplex escapement)等;18世纪中期由英国人Thomas Mudge发明的“杠杆式擒纵机构”(lever escapement),“制动式擒纵机构”(detent escapement) 。目前,在这些种类繁多的擒纵机构当中,使用最普遍的是由英国人Thomas Mudge在18世纪中期发明的杠杆式擒纵机构。

机械钟表的“灵魂”

擒纵机构介于传动系统和调速机构之间,其具有两个直接可以影响走时精度的作用:

1.擒纵机构将原动系提供的能量,定期地传递给摆轮游丝系统以维持不衰减地振动;

2.擒纵机构把摆轮游丝系统的振动次数传递给显示轮系,达到计量时间的目的。

杠杆式擒纵机构

1.利用擒纵轮齿与擒纵叉上的叉瓦在释放与传冲的过程,将原动系输出的能量传递给擒纵叉;

2.擒纵叉口与圆盘钉相互作用,擒纵叉通过圆盘钉将来自擒纵轮输入的能量传递给摆轮游丝系统;

3.通过一系列的杠杆运动,摆轮游丝系统源源不断的得到原动系输入的能量以维持其不衰减地振动。

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杠杆式擒纵机构

George Daniels原创版“同轴擒纵机构”

“同轴擒纵机构”是由乔治.丹尼尔(George Daniels)制表大师经过15年的时间,于1974年研制成功的一种新型擒纵机构。他设计“同轴擒纵机构”的出发点是将擒纵轮与擒纵叉之间垂直方向的摩擦变为平行方向。由于摩擦方向的改变从而减少了擒纵机构零部件之间的相互摩擦,带来的益处是降低了能量的消耗,使得配备此机构的机械手表保养洗油的周期比普通机械手表可以延长到更久的时间。最重要的是确保了机械手表精准度,保持长久的稳定性。

(图中对应零部件的标识:同轴擒纵轮部件10;主擒纵轮11;主擒纵轮11的尖齿11a、11b和11c;副擒纵轮12;副擒纵轮12的尖齿12a;擒纵轮轴13;擒纵叉14;叉轴15;限位块16;限位钉17;圆盘钉18;双圆盘19;第一颗宝石20;第二颗宝石21;摆轴22;擒纵叉槽23;双圆盘的缺口盘24;第四颗宝石25;第三颗宝石26)

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乔治.丹尼尔斯于1974年研制成功“同轴擒纵机构”专利图

技术特征

1.所谓“同轴”是指将杠杆式擒纵机构中的一个单独的擒纵轮扩展为两个同轴设置的主擒纵轮11与副擒纵轮12。主擒纵轮11既要直接将能量传递给摆轮游丝系统,还要带着副擒纵轮12间接将能量传递给摆轮游丝系统。

2.同轴擒纵机构将普通的杠杆式擒纵机构镶嵌在擒纵叉上的进瓦与出瓦,由两颗宝石分解成为四颗--第一颗宝石20与第二颗宝石21锁接与释放主擒纵轮11,以控制其转动速度;第三颗宝石26与副擒纵轮12轮齿连接;第四颗宝石25在镶嵌有圆盘钉的双圆盘24上,与主擒纵轮11的轮齿连接。

工作原理

1.摆轮左振幅解锁初始阶段

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如图1所示,主擒纵轮11的尖齿11a的齿面压在第一颗宝石20的锁面上。通过牵引的作用,擒纵叉14的限位块16靠在上限位钉17上。摆轮在游丝力矩的作用下,由左振幅位置以逆时针方向向平衡位置运动。由于双圆盘19及圆盘钉18与摆轮是一体的,因此它们也会随摆轮一起逆时针方向运动。

2.摆轮左振幅解锁阶段

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如图1所示,圆盘钉18与擒纵叉14(之前保持静止不动的)的擒纵叉槽23的右壁发生碰撞。擒纵叉14获得了一定的动能,顺时针转动。主擒纵轮11的尖齿11a压在第一颗宝石20的锁面上,两者也会发生碰撞。圆盘钉18沿叉槽23的右壁相对滑动,主擒纵轮11的尖齿11a与第一颗宝石20的锁面相对滑动。擒纵叉14将第一颗宝石20逐渐提起,直到第一颗宝石20的前棱与主擒纵轮11的尖齿11a齿尖接触。此时为摆轮释放主擒纵轮11的释放阶段。

3.摆轮左振幅传冲阶段

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如图2所示,释放阶段结束以后,擒纵叉14在圆盘钉18的带动下顺时针旋转。主擒纵轮11与副擒纵轮12逆时针旋转,直到副擒纵轮12的尖齿12a与第三颗宝石26接触并碰撞,并且沿第三颗宝石26的冲面滑动。此过程使得副擒纵轮12将能量传递给了擒纵叉14,顺时针旋转。擒纵叉14的擒纵叉槽23左壁推动圆盘钉18逆时针旋转。通过此次传冲过程,摆轮获得了一定能量并逆时针向右振幅位置自由运动。

4.锁定阶段

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如图3所示,副擒纵轮12与擒纵叉14的第三颗宝石26脱离,逆时针旋转。主擒纵轮11的尖齿11b与第二颗宝石21的锁面接触。由于主擒纵轮11的牵引力矩的作用,擒纵叉14顺时针转动,直到限位块16碰到下限位钉17为止。同轴擒纵机构的半个周期工作过程已经结束。

5.摆轮右振幅解锁阶段

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如图3所示,摆轮在游丝力矩的作用下,由右振幅位置以顺时针方向向平衡位置运动。圆盘钉18与擒纵叉14的叉槽23左壁发生碰撞,擒纵叉14获得了一定的动能,逆时针转动。主擒纵轮11的尖齿11b压在第二颗宝石21的锁面上,同时发生碰撞。圆盘钉18沿擒纵叉14的叉槽23左壁相对滑动,主擒纵轮11的尖齿11b与第二颗宝石21的锁面相对滑动。第二颗宝石21将逐渐升起,直到它的前棱与主擒纵轮11的尖齿11b齿尖接触为止。摆轮再次完成了释放主擒纵轮11的过程。

6.摆轮右振幅传冲阶段

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如图4所示,释放结束后,擒纵叉14在圆盘钉18的带动下逆时针旋转。同轴的主擒纵轮11与副擒纵轮12逆时针旋转。主擒纵轮11的尖齿11a与第四颗宝石2接触,并且沿第四颗宝石25的冲面滑动。这个过程是从主擒纵轮11的尖齿11a齿尖与第四颗宝石25的冲面接触开始,到尖齿11a的齿尖与第四颗宝石25的前棱接触为止。通过这次传冲,主擒纵轮11将能量直接传递给了摆轮游丝系统,并通过此次传冲过程摆轮获得了一定能量并顺时针向左振幅位置自由运动。

技术特征

1.改变杠杆式擒纵机构的擒纵轮、擒纵叉与双圆盘的位置关系使其结构紧凑,这样可使擒纵叉与擒纵轮的距离缩短利于减少耗能,并可在冲撞发生的时候同时减少外来冲击力对擒纵叉的影响。

2.主、副擒纵轮采用尖齿形,使得主擒纵轮与双圆盘上的宝石以及副擒纵轮与擒纵叉上的宝石传冲能量的碰撞与滑动的时间减短,并且可以减少接触面,从而减少摩擦力产生。它的运作效果类似齿轮和齿轮间的啮合的方式,这意味着它不太需要润滑油,仍可长期确保计时的精准。

3.用四颗宝石来完成传统的两颗宝石需要完成的任务,可以减少进、出瓦既要为摆轮游丝系统传递能量,又要控制擒纵轮的转动速度 ,从而导致在传递中能量的过多损耗。

欧米茄改造版“同轴擒纵机构”

欧米茄决定采纳“同轴擒纵机构”这项技术的时侯,他们就在考虑如何将它配置于自己的机芯当中,更进一步的是如何才能使它可以满足批量生产的要求配置于自己更多的机芯当中。最终欧米茄的制表师将乔治.丹尼尔斯的“同轴擒纵机构”原创进行了彻底的改造,对其中的每一个零部件都重新设计布局。虽然看起来改良后的“同轴擒纵机构”与原创相比已经面目全非,但是原创的精髓还在。

欧米茄2500机芯

1999年,欧米茄推出第一款应用“同轴擒纵机构”的2500机芯。虽然是在ETA2892机芯上嫁接了此技术,但是它对于“同轴擒纵机构”而言具有里程碑的意义。

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2500机芯同轴擒纵机构

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欧米茄“同轴擒纵机构”2500机心

技术特征

2500机芯采用了欧米茄改造版“同轴擒纵机构”,从而奠定了此技术在欧米茄系列机芯的绝对的主导地位。那么此版本与原创版本都有那些变化呢?

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1.主擒纵轮1、副擒纵轮11的齿形显而易见被重新设计了,变化最大的是副擒纵轮11的齿形。此设计的目的在于既可以与驱动轮17相啮合,又可以与擒纵叉25上的宝石24完成能量的传冲;

2.负责控制主擒纵轮1的两颗宝石26和28从原来柱状改造为形似杠杆式擒纵机构里的进瓦与出瓦形状,这样改进的好处是可以采纳传统加工方式,使得它们更便于被镶嵌和固定。将它们从柱状改变为扁平状可以减少此机构的整体厚度;

3.为了增加此机构的可靠性,在杠杆式擒纵机构里被使用的叉头钉现在再次被安装在叉头上。

专利技术

欧米茄为了本品牌对于“同轴擒纵机构”拥有绝对的控制权,申请了多项专利。这些专利是以截然不同的思路设计的,比如薄型机芯,小型机芯等等。下面我为大家选取了几个案例来展示一下:

“八爪鱼”同轴擒纵机构设计特征

1.主擒纵轮的轮缘和擒纵轮的轮齿被巧妙地结合起来,其形状非常像一只八爪鱼。

2.轮齿变成了触角,使得它具有一定的径向和切向的弹性。当它们与宝石碰撞传递能量的过程中,能够缓解产生的冲击力。

3.每一根触角的曲度不是随意选取的,而是由粗到细渐变的,可以将由于冲击造成的应力分散到触角的整个长度上。

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“八爪鱼”同轴擒纵机构

“薄型”同轴擒纵机构设计特征

 同轴擒纵机构的主、副两个擒纵轮被整合成了一个擒纵轮1,其用意是减少机构的厚度。两者合并后整个擒纵机构所占用的空间必定会减少很多,这样设计会更有利于薄形机芯的设计布局。

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“薄型”同轴擒纵机构

“小型”同轴擒纵机构设计特征

主擒纵轮与副擒纵轮的形状互换了,主擒纵轮1变成了原先副擒纵轮样子,而副擒纵轮15变成了原先主擒纵轮的样子。两者与擒纵叉8之间的配合没有变化。动力输入轮2变成了与主擒纵轮1连接。此设计目的是为了缩小“同轴擒纵机构”的平面布局设计的,意图是为小型表使用。

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“小型”同轴擒纵机构

欧米茄8500系列机心

2007年,欧米茄隆重推出带有“同轴擒纵机构”的8500/8501型机心,这堪称欧米茄同轴擒纵技术革新之路上的关键一步。因为这是欧米茄首次围绕“同轴擒纵机构”而设计的整个机心,并且202个元件中的每一个都是为了全新的机心而由欧米茄自行设计并生产。

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8500机芯同轴擒纵机构

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欧米茄“同轴擒纵机构”8500机心

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欧米茄“同轴擒纵机构”8501机心

2008年,欧米茄推出了专为小型腕表而设计的搭载“同轴擒纵机构”的8520/8521机心,全新Aqua Terra女款腕表搭载了这一型号的机心,证明此技术在30毫米直径的表款上同样运行完好。

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欧米茄“同轴擒纵机构”8520机心

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欧米茄“同轴擒纵机构”8521机心

2008年同样见证了欧米茄8601/8611同轴机心的诞生,这是一款带有瞬跳年历功能的机心,每年只需在3月1日进行一次手动调校即可。

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欧米茄“同轴擒纵机构”8601机心

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欧米茄“同轴擒纵机构”8611机心

欧米茄9300机芯

2011年欧米茄推出自产机芯家族中首款,搭载计时功能的“同轴擒纵机构”机芯9300/9301。

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9300机芯同轴擒纵机构

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欧米茄“同轴擒纵机构”9300机心

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