手表的工作原理

欢迎回到手表如何工作的另一部分。今天，我们将讨论自动手表。我们不仅要看看它们是什么，还要看看它们是如何形成的，它们是如何工作的，以及有哪些不同的类型。无论您是手表新手、资深收藏家，还是只是一个好奇的爱好者，毫无疑问，本文中的一些内容将帮助您更好地了解我们非常喜爱的这些神奇的滴答机。所以做好准备，我们即将开始。为了解决我们的第一个问题，自动手表是一种机械手表，它通过用户的动作自动上链。作为机械表，自动表不使用电池。取而代之的是，内部的机械装置（称为机芯）通过精心设计的弹簧、齿轮和杠杆系统来计时。传统的机械机芯需要定期手动上链，如果经常佩戴，正确维护的自动机芯将方便地计时，无需用户进一步参与。在我们进一步研究自动运动之前，让我们先看看基本的机械运动是如何工作的。这些基础知识将为我们将在本文的其余部分讨论的所有内容提供更好的背景。下图将基本运动组件重新排列成一条线。这将（希望）帮助您清楚地形象化我的解释。主发条的张力为机芯提供动力。动力通过称为行驶列车的齿轮传送。该系列的第一个轮子安装在主发条盒上。当发条盒旋转时，它会驱动第二轮/中心轮。这个轮子每小时旋转一次。分轮、时轮和位于其顶部的大齿轮驱动时针和分针以显示时间。在带有偏置秒子表盘的传统手表中，来自第二轮的动力通过第三轮传递到第四轮。该轮每分钟旋转一次，其枢轴上的小指针显示秒数。然而，如果没有任何东西来调节这些车轮的速度，主发条几乎会立即松开。幸运的是，擒纵轮和擒纵叉（“擒纵机构”）起到了刹车的作用，让能量逐渐逸出。擒纵轮随着擒纵叉的推动而旋转。由于摆轮底部的针形宝石（此处不可见），该叉子来回摆动。这个轮子利用擒纵机构的能量来回摆动。中心的游丝膨胀和收缩以调节振荡。这决定了手表的频率（节拍率）。然而，如果没有向主发条提供外部动力的方法，这一切都是不可能的。在上面的例子中，用户通过简单地转动表冠来提供这种力量。这个表冠转动杆，它转动一个冠轮。然后冠轮转动正在运行的轮系中的第一个轮子。正如我上面提到的，这个轮子连接到发条盒上，它被称为棘轮。它负责向主发条提供外部动力。咔嗒机制可防止棘轮向后转动，从而使主发条的能量仅通过传动系释放。这是所有手动上链机械腕表机芯的基础。然而，近 250 年前，制表师已经在梦想消除手动上链需求的方法。他们试图创造一种自动怀表，它可以利用用户的自然运动为主发条提供必要的外部动力。尽管这段时间的历史并不明朗，但有证据表明，1777 年，亚伯拉罕-路易斯·佩雷莱 (Abraham-Louis Perrelet) 是第一个制造自动机芯的人。他的口径有一个以 40 度弧度上下移动的侧重。据报道，用户只需步行 15 分钟，由此产生的这种重量的运动就可以为手表上链整整八天。在接下来的 30 年里，其他几位制表师将改进和制造这种设计，包括 Abraham-Louis Breguet。

虽然侧配重系统是当时最常用的系统，但这并没有阻止其他制表师提供他们自己的解决方案。 1778 年，比利时钟表匠休伯特·萨顿 (Hubert Sarton) 制造了一款中央安装半圆形砝码的机芯。配重顺时针和逆时针旋转 360 度，并通过复杂的齿轮和链条系统缠绕主发条。在这个时期的所有自动手表中，Sarton 的转子重量与我们今天所知的自动转子最为相似。然而，由于设计未能流行起来，这些手表的已知例子只有五个。在决定改进侧重机制之前，宝玑已经成功地使用“发条盒remontoire”机制制造了自动机芯。诚然，这种机制究竟是如何运作的，超出了我的理解水平。无论如何，事实证明它的制造和销售都过于复杂且昂贵，因此宝玑放弃了这个想法。 1806 年，生产了一款以整个机芯作为上弦砝码的腕表。还开发了另一种解决方案，称为中心重量。在这种类型的机芯中，一个安装在中央的配重以 180 度的弧度摆动，当它碰到支撑桥时停止。尽管有一些制造商生产了这些，但尚不清楚最初是谁创造了设计。尽管有这些不同的解决方案，但到 1810 年，自动怀表还没有流行起来。由于没有继续创新或生产它们的动力，制造商将这个想法搁置了 100 多年。值得注意的是，Perrelet 的原始侧重设计确实是那个时期最有影响力的解决方案。然而，今天许多人错误地认为是 Perrelet 发明了中央转子。或许是因为侧重未能延续到现代，现代 Perrelet 公司现在选择使用转子作为自己历史的象征。然而，休伯特·萨顿 (Hubert Sarton) 的转子设计与我们今天所知的自动机芯最为相似。然而，奇怪的是，Sarton 的中央转子设计实际上并不是第一个进入手表的设计。事实上，正是中央重量“保险杠”设计催生了现代自动腕表。第一次世界大战期间，士兵们发现手表非常有用，战后，手表大受欢迎。当然，由于它们比袖珍型前辈更容易受到运动的影响，因此自动上链最终似乎是一个合乎逻辑的想法。在 1920 年代初期，英国制表师和前士兵约翰·哈德伍德 (John Hardwood) 开创了第一款自动手表，并于 1924 年获得了其设计专利。哈伍德的手表使用旋转约 230 度的锤子，通过棘轮将动能传递给主发条。受到跷跷板从地面反弹的方式的启发，Harwood 的单向缠绕重量从弹簧式保险杠反弹。顺时针运动为手表上弦，而逆时针运动使上弦装置闲置。它们具有大约 12 小时的动力储备。然而，有趣的是，最初启发 Harwood 的不仅仅是对自动上链的追求。相反，这是对更强大的案例的追求。 Harwood 注意到，表壳的开口和日常通过表冠上链的动作都会让灰尘和湿气进入机芯。这使它们容易损坏，因此需要定期维修。为了解决这个问题，Harwood 的手表完全取消了表冠。相反，用户只需要通过旋转表圈来设置指针。虽然用户也可以使用表圈为机芯上链，但撞击锤消除了每天都这样做的需要。在 A. Schild 和 Fortis 的帮助下，Harwood 于 1928 年将他的手表推向市场。三年内，Harwood 生产了大约 30,000 只自动上链手表，并取得了商业上的成功。不幸的是，由于大萧条，该公司于 1931 年倒闭。然而，钟表业意识到了哈伍德设计的潜力，几个品牌生产了自己的保险杠自动装置。也许其中最著名的是欧米茄。从 1930 年代后期到 1950 年代，该品牌生产了各种保险杠口径。他们取得了巨大的成功，至今仍深受古董收藏家的喜爱。其他制造保险杠自动手表的著名品牌包括美度、天梭、真力时、江诗丹顿和积家。

让我们回到 1931 年。哈伍德公司倒闭的同一年，劳力士轰动一时，推出了获得专利的 Perpetual caliber 620。这是第一款配备中央安装 360 度转子的腕表机芯。虽然今天我们可以将休伯特萨顿视为怀表中央转子的最初发明者，但在劳力士开发这种机芯时，还没有关于萨顿发明的文献发表。因此，该品牌很可能独立开发了Perpetual。尽管转子只向一个方向上链，但它可以 360 度自由旋转的能力使上链比使用保险杠更有效。虽然 Harwood 的保险杠完全上弦，只有 12 小时的动力储备，但劳力士 620 的动力储备却超过 30 小时。劳力士在其防水蚝式系列中首次亮相，自 1926 年发布以来，该系列已获得了广泛的好评。防水和自动上链的新组合进一步巩固了劳力士作为功能工具手表领域领导者的日益增长的声誉。也许这导致该公司发展得有点过大，因为它继续错误地声称自动手表的“发明者”的头衔。约翰·哈伍德为此起诉劳力士并胜诉，导致该品牌正式道歉，并在其广告中加入了哈伍德的照片。尽管如此，劳力士 Perpetual calibre 620 仍然是我们今天所知的自动转子运动之父。虽然它们不是现代手表中唯一可用的自动上弦解决方案，但中央转子是迄今为止最常见的。如前所述，劳力士 Perpetual 620 采用单向上链。单向上弦机芯今天仍然存在，例如 Valjoux/ETA 7750。这一特性赋予机芯标志性的“摆动”。 1942 年，Felsa 推出了 Bydinator 410 型机芯，这是第一款具有双向上链功能的转子机芯。当今许多流行的机芯，例如 ETA 2824-2，也具有双向上链功能。 1948 年，Eterna 推出了带有滚珠轴承的转子。这些为自动转子的重量提供了更大的支撑，在此之前，它由精致的宝石轴承支撑。滚珠轴承转子是迄今为止的行业标准。使用这张 Sellita SW220-1 的图表，我们可以了解标准双向上链机芯的工作原理。减去螺丝，上链机构由部件 25-31 组成。转子 (31) 连接到框架 (25) 的背面。在这个框架上有一系列四个齿轮。换向轮和辅助换向轮（27和28）允许转子的双向运动传递到减速轮（29）。减速轮将此能量发送到驱动轮 (26)，驱动轮将其传递给棘轮。如您所愿，棘轮安装在主发条盒的顶部。棘轮为主发条上链，是运行中的第一个轮子。 IWC 前技术总监 Albert Pellaton 在 1940 年代后期开发了 Pellaton 上链系统，并于 1950 年将其引入品牌的 81 和 85 型机芯。Pellaton 系统使用凸轮和棘爪系统代替直接齿轮。转子位于与此图形中心形凸轮中的宝石相连的销钉上。随着转子转动，凸轮旋转，与两侧的圆形红宝石滚轮啮合。这些滚轮的运动与黄色棘爪臂接合，后者“爬上”大的浅蓝色自动轮。然后自动轮与冠轮（此处未显示）啮合，就像标准手动上链机芯一样。如前所述，冠轮转动将棘轮缠绕在主发条盒顶部。这个令人难以置信的高效系统，在这里看到，利用转子的每一个运动。 IWC 内部机芯至今仍在使用 Pellaton 上链。为了进一步简化自动上链，Seiko 于 1959 年推出了 Magic Lever 系统。与 Pellaton 系统一样，Magic Lever 也是基于棘爪臂的运动。该系统仅使用一个安装在转子下方的轮子。在这个轮子的底部是一个偏心销，它固定着双臂魔力杠杆。因为销子偏心，所以魔力杆的底座做半圆运动，推拉传动轮。传动轮直接将动力传递到棘轮（未图示），后者缠绕主发条。如今，大多数精工和东方机芯都使用该系统，事实证明，它是业内最高效的机芯之一。不管它们的上链系统如何，今天所有的自动机芯都采用分离机制，防止转子过度上紧主发条。

到 1950 年代中期，一些制造商试图减少自动机芯的厚度。这个问题的一个解决方案是使用微型转子。 1954 年，Buren 为第一款微型自动陀 1000 型自动上链机芯申请了专利。一年后，Universal Genève 推出了 215 型机芯。这些机芯配备了与夹板齐平的微型偏心摆陀。为此，需要使用额外的摩擦轮和小齿轮重新布置齿轮系以显示时间。此外，微型转子机芯将上链机构重新定位到行驶轮系的另一侧。具有讽刺意味的是，第一批微型转子口径为 4.2 毫米，具有讽刺意味的是并不比同时存在的中心转子口径更薄。 1959 年，伯爵推出了 12P 型机芯，让 Buren 和 Universal Genève 脱颖而出。机芯仅厚 2.3 毫米，以近 0.2 毫米的幅度成为世界上最薄的自动机芯。 Buren 和 Universal Genève 继续开发他们的微型转子机芯。到 1964 年，Buren 使用 Intra-matic 1321 型机芯将其设计缩减至仅 2.85 毫米厚，​​而 UG 在 1966 年紧随其后，推出了 2.5 毫米厚的 2-66 型机芯。这一时期的汉米尔顿手表，如 Thin-o-matic，大量使用 Buren 机芯，导致汉米尔顿于 1966 年购买了该品牌。 Intra-matic 1281 型机芯将作为 Chrono-matic（Caliber 11) 自动计时码表，有史以来最早的三款自动计时码表之一，也是第一款带有微型转子的计时码表。今天，虽然微型转子机芯在标准钟表领域相当罕见，但它们仍然在制表业的上层中占有一席之地。 Patek Philippe、Piaget、Chopard、Bulgari、Czapek 和 Vaucher 都生产自己真正的微型转子机芯，而 A. Lange & Söhne 使用类似的 3/4 尺寸转子。如今的微型转子通常由黄金或铂金制成。这些较重的金属有助于较小的转子旋转得更多，并且比旧的微型转子更有效地为机芯上链。宝格丽 (Bulgari) 凭借其 BLV138 型机芯成为目前最薄微型转子机芯的记录保持者。 BLV138 仅厚 2.23 毫米，安装在 Octo Finissimo 中，其表壳总厚度仅为 5.15 毫米。最后，我们来到列表中的最后一个自动上链砝码，即外围转子。早在 1955 年，瑞士钟表制造商 Paul Gosteli 就为一种机芯申请了专利，该机芯的特点是半圆形摆锤围绕机芯框架本身旋转。然而，尚不清楚他是否真的制作了这些动作中的任何一个。 1965 年，百达翡丽为自己的版本申请了专利，1969 年，该品牌推出了 350 型机芯。350 型外围转子机芯厚度仅为 3.5 毫米，它采用了围绕外轨道旋转的 18k 金半环转子。因此，卷绕齿轮被移动到外围。由于这种结构和机芯的纤薄，百达翡丽无法使用传统的表冠和把立。因此，该品牌通过表背上的一个孔将表冠定位在手表背面。然而不幸的是，350 型机芯并不完美。表冠的位置通常会导致机芯从佩戴者的手腕上吸收水分和污垢。此外，其特殊的双向绕组系统不可靠。 1979年，为响应超薄石英表占领行业，百达翡丽推出了I-350。这个改进版本的特点是单向绕组。在接下来的六年里，该品牌生产了大约 10,000 枚，然后在 1986 年完全放弃了外围上链。在接下来的 23 年里，没有一个品牌成功地创造出外围上链机芯。尽管西铁城在其 Super Jet 系列中尝试了类似的东西，但这些机芯上的环形转子仍然安装在机芯顶部，只是不在中央。似乎业界对真正的外围绕组的渴望已经落空了。也就是说，直到 2009 年，不太可能的球员 Carl F. Bucherer 发布了外围转子机芯 CFB A1000，令所有人大吃一惊。宝齐莱 (Carl F. Bucherer) 历时三年才将这款彻底现代化的外围摆陀机芯问世。在 2007 年收购机芯设计师 Téchinques Horlogères Appliquées 后，该品牌得以实现其雄心壮志，并创造了二十多年来第一款外围上链机芯。虽然该机芯不是市场上最薄的 4.3 毫米，但这种稍厚的结构允许使用标准表冠和把立。该机芯使用了钨环配重，该配重在带有陶瓷滚珠轴承滚柱销的弹簧加载杆顶部旋转。这有助于转子抵抗冲击。与百达翡丽 350 相比，位于发条盒附近的机芯外围的一系列四轮和两个离合轮可实现高效的双向上弦。 通过一系列其他创新，CFB A1000 还提供了更高效的手动上弦，更好的抗震性和更耐用的平衡组件。

在 Carl F. Bucherer 重振外围转子之后，其他几个高级钟表品牌也纷纷效仿。今天，江诗丹顿、宝玑、伯爵、卡地亚、宝格丽和爱彼等都提供外围绕线机芯。在当今时代，外围转子具有双重用途。它们让手表保持纤薄，同时还能一览无余地欣赏精心制作的机芯。虽然伯爵在纤薄手表领域大打出手，保持着最薄的手动上弦表的记录，但宝格丽目前保持着世界上最薄的自动表的记录。 Octo Finissimo Automatic Tourbillon 采用 1.95 毫米厚的 BVL 288 机芯，高度仅为 3.95。至此，我们对自动手表的讨论到此结束。与往常一样，我希望您发现这种深入的外观既有趣又具有教育意义。我确实在研究过程中学到了很多东西！如果您有任何问题或意见，请将它们放在下方。我们喜欢听你说。请务必在下周回来查看手表如何工作的下一部分！手表的工作原理：什么是自动手表？有哪些不同类型的上链砝码？