當前位置:品味風>玩物志>手錶>

百達翡麗爲什麼要修改齒輪形狀

手錶 閱讀(8.99K)
事不宜遲,直入正題。通常我總會在這裏與大家分享鐘錶界的重大革新和技術成果,而今天我卻一反常態把目光投向了手表中最不起眼的部分,齒輪。當各大表廠紛紛爲了揚名立萬而推出各種或是新奇或是複雜的手錶新功能、新結構時,百達翡麗卻總是不動聲色的在對外手錶資料裏略微提到一句兩句,在某某手錶的機芯中優化了齒輪形狀。齒輪如何改進,對於百達翡麗來說,爲什麼改進齒輪甚至要比推出一個複雜功能還要意義重大。

百達翡麗爲什麼要修改齒輪形狀

爲什麼機械錶永遠走不準

正如各位所見,所有的機械錶都是走不準的,每天都有誤差。瑞士官方天文臺精度認證的手錶,每天走時誤差也在+6/-4秒,就算是勞力士的超級天文臺,作爲鐘錶界標準最高的精度標準之一,每天誤差也會有+2/-2秒,而這基本已經是機械錶的極限了。


百達翡麗爲什麼要修改齒輪形狀 第2張

各位資深的鐘表愛好者都知道,手錶的走時精度是由擺輪的頻率決定的。然而每當手錶擺輪的擺幅發生變化時(擺輪擺動的度數),擺輪的擺頻也會隨之變化,因此手錶的精度就會受到影響。令人遺憾的是,擺輪恰恰不是一個理想的擺動裝置。

百達翡麗爲什麼要修改齒輪形狀 第3張

機械錶本質上是一個四級變速裝置,準確的說是一個四級加速裝置。這聽起來晦澀,其實非常簡單。手錶裏的發條盒每天只轉3到4圈,但它需要通過二輪、三輪、四輪(秒輪)、擒縱輪實現四級巨大增速,這幾個齒輪一個比一個轉的更快。這就意味着每一個齒輪都比上一個齒輪更小同時齒數更少(這樣才能比前面的齒輪轉的快)。更小的齒輪意味着更小的力臂,這雖然讓齒輪轉速大幅增加,而發條動力在傳遞的過程中,扭矩卻一級一級大幅下降,傳遞到擒縱輪和擺輪上動力會有很大波動。所以手錶擺輪的擺幅每時每刻都在變化(會有20度左右的變化),因此機械錶不可能沒有誤差,只是誤差大和小的問題。

百達翡麗爲什麼要修改齒輪形狀 第4張

鐘錶界如何解決這一問題

實際上,早在17世紀,鐘錶界的先人們就發現了這個問題,並開始着手解決問題。由於技術條件和對機械傳動的認識還比較有限,鐘錶界先人們首先把注意力投向了鐘錶的發條。根據胡可定律,一個繞緊的發條,發條的外側比發條的內側的扭矩更大,因此發條輸出的動力是不均等的。

百達翡麗爲什麼要修改齒輪形狀 第5張

因此鐘錶界的先人們首先給鐘錶裏的發條盒加上了芝麻鏈,通過芝麻鏈上的寶塔輪不斷改變鏈條的直徑,發條能量強的時候,小直徑減小扭矩;發條能量弱的時候,大直徑增加扭矩。從而讓發條輸出的扭矩保持基本平穩。芝麻鏈也是手錶恆力裝置中的一種,很多機械鐘上都有。

百達翡麗爲什麼要修改齒輪形狀 第6張

後來出於兩個原因,芝麻鏈就慢慢消失了。一是手錶的尺寸很小芝麻鏈的寶塔輪太佔用空間,只有朗格、寶璣、真力時個別錶廠出於展示技術實力的目的還在推出;二是現代的手錶都使用S形發條,發條展開之後是S形,這種形狀解決了早年發條扭矩不均等的問題。

百達翡麗爲什麼要修改齒輪形狀 第7張

機械錶這個四級變速裝置(四級加速)在齒輪傳動的過程中讓扭矩大幅下降。這也是在發條之後,從根本上影響手錶走時精度的最大因素。鐘錶界的先人們同樣在很早之前就發現了這一問題,但相比發條,齒輪傳動的問題並不容易解決。

針對這一問題,鐘錶界的先人們開發出了恆定動力裝置,並且直到今天依舊有一些錶廠在研發並推出帶有新型恆力裝置的手錶。恆力裝置的原理並不複雜(但實現它的結構往往比較複雜),在手錶齒輪傳動鏈中增加一組恆力彈簧和齒輪,每當手錶的動力傳遞到恆力彈簧時,恆力彈簧會積攢這部分能量並以規律的頻率釋放能力(比如一秒釋放一次)。

百達翡麗爲什麼要修改齒輪形狀 第8張

毫不諱言,恆力裝置是一種行之有效的技術手段,恆力裝置在更加接近擺輪的位置創造了一個更近的動力爆發點,減少了傳遞到擺輪的扭矩衰減。事實證明,恆力裝置效果明顯,使用恆力裝置的手錶,擺輪擺幅的波動被減小並控制在10度甚至5度左右。

百達翡麗爲什麼要修改齒輪形狀 第9張

恆力裝置切實有效的作用受到了很多表廠的重視。朗格31天動力手錶由於動力存儲長達1個月,恆力裝置在這隻手錶中起到了至關重要的作用,保證手錶在長達31天的運行過程中動力傳輸穩定,走時正常;朗格貓頭鷹系列手錶因爲採用跳字顯示,恆力裝置確保足夠並且穩定的扭矩驅動跳字裝置;芝柏恆力擒縱手錶在手錶傳動鏈的最末端,也就是擒縱裝置的位置增加了一條積攢/釋放能量的硅質恆力彈簧,在距離擺輪最近的位置創造了一個新的爆發力,對手錶的擺、走時性能幅起到了絕佳的效果,手錶擺幅可以穩定在驚人的5度上下。除此以外,包括FPJ、亞諾(Arnold&Son)、DeWitt等品牌都推出了帶有恆力裝置的手錶。

百達翡麗爲什麼要修改齒輪形狀 第10張

從性能和效果上看恆力裝置的確完美無缺,但是在現實當中情況並非讓所有人滿意,因爲帶有恆力裝置的手錶價格高昂。芝柏恆力擒縱手錶的價格達到人民幣97萬元左右,近百萬的價格只有少數人可以負擔。因爲恆力裝置技術含量高,產量小,不可能成規模量產。那麼手錶在傳動上的扭矩衰減就得不到解決了嗎?百達翡麗在這一問題上做出了關鍵性突破,並獲得了絕佳的效果。百達翡麗修改了齒輪輪齒的形狀。

百達翡麗爲什麼要修改齒輪形狀 第11張

百達翡麗爲什麼要修改齒輪形狀 第12張

百達翡麗修改齒輪形狀的效果

機械錶的基本結構非常簡單,從發條盒的條盒輪、二輪、三輪、四輪(秒輪)、擒縱輪,一個5個齒輪。問題出現在這5個齒輪上,百達翡麗就從這5個齒輪上解決問題。5個齒輪一個一個加速,扭矩也隨之一級一級下降,爲了解決這個問題,業界進行了大量實驗。

百達翡麗對傳統機械錶齒輪的齒形進行大量研究後發現,齒輪片和齒輪軸在齧合的過程中,接觸點在接近齒輪片和齒輪軸中心連線時,傳動效率最高;隨着齒輪片和齒輪軸轉動,接觸點偏離中心線時傳動效率急劇下降。這一過程中的變化就是影響擺輪擺幅不穩定,手錶走時不準的原因所在。而經過5個齒輪的傳動,扭矩不斷下降,問題逐級放大。

百達翡麗爲什麼要修改齒輪形狀 第13張

百達翡麗經研究對齒輪進行修改,通過削尖齒輪輪齒的齒形,能夠使傳遞到擺輪的扭力變化減半。修改齒形後,百達翡麗已經能夠將通常檢測到的扭力變化減半。傳統齒輪檢測到的擺幅變換在22度到10度左右。經百達翡麗修改後的齒輪,擺幅變換在10度到5度左右。而且百達翡麗手錶的平均擺幅比一般手錶有5度左右的提高,由此可見百達翡麗手錶從發條到擺輪,扭矩是要高於一般手錶的,這就是修改齒輪齒形後傳動效率提高的效果。

百達翡麗爲什麼要修改齒輪形狀 第14張

瑞士官方天文臺認證的標準是每天誤差在+6/-4秒,勞力士的超級天文臺是+2/-2秒,百達翡麗的印記的標準是0/-2秒。百達翡麗方面之所以將誤差調校到-2秒(走慢2秒),是由於像百達翡麗5960這樣的計時錶,當啓動計時功能後,由於手錶還要分配一定的動力帶動計時模塊輪系,因此會導致手錶擺幅的略微下降,因此啓動計時功能後,擺幅下降手錶有可能會略微走快。-2秒彌補了走快的誤差,保證開啓計時功能後,手錶可以精確到0秒誤差。這就是百達翡麗在低調背後的絕對實力。百達翡麗不是一般錶廠可以比擬的。

百達翡麗爲什麼要修改齒輪形狀 第15張

通過我瞭解到一些技術數據,我可以看到,百達翡麗修改齒形後達到的手錶性能已經接近甚至達到了恆力裝置手錶的水平。百達翡麗入門手錶的價格目前在人民幣14萬元左右(鋼殼5167的價格),而帶有恆力裝置的手錶價格幾乎達到人民幣100萬元。

百達翡麗爲什麼要修改齒輪形狀 第16張

這就是百達翡麗對鐘錶界、對鐘錶愛好者的巨大貢獻,手錶的性能提升了,但價格沒有任何變化,甚至都不讓人知道手錶中的性能提升。曾經有人堅定不移的表示“一生只買百達翡麗”,很多年前我對這話理解的不深,後來我也慢慢發現,如果我有足夠的能力的話,我也會一生只買百達翡麗。

百達翡麗爲什麼要修改齒輪形狀 第17張

相關導航

百達翡麗專欄:

百達翡麗小百科

Patek Philippe(百達翡麗)成立於1839年。他們是瑞士僅存的真正的獨立製表商之一,由頭至尾都是自己生產,訓練一名Patek Philippe製表師需10年時間。鐘錶愛好者貴族的標誌是擁有一塊百達翡麗表,高貴的藝術境界與昂貴的製作材料塑造了Patek Philippe經久不衰的品牌效應。Patek Philippe的創始人Antoine Norbert de Patek(安東尼·百達),自幼聰穎且頗具藝術天賦。由於當時波蘭局勢動盪,他參加了1831年波蘭反抗俄國統治的革命中。波蘭革命失敗後他逃往法國,後在瑞士日內瓦定居,開始從事鐘錶業,後來,他敏銳地感覺到鐘錶業的廣闊前景,便買來品質優良的鐘表機芯自行組裝出售,很快就在生意場上嶄露頭角。[百達翡麗百科詳細]


本文爲轉載,不代表萬表世界立場。