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為什麼機械錶擺陀順時針逆時針轉都能儲存能量?還有為什麼能量滿了再轉擺陀就不存能量了?

機械錶儲存能量是通過手臂運動導致手錶內的擺陀轉動,但是為什麼擺陀順時針逆時針轉都能儲存能量?還有為什麼能量滿了再轉擺陀就不儲存能量了?有沒有具體的機械結構上的解釋?查了好久都沒找到。跪謝。


多圖

關於手錶自動上鏈的問題有很多,回答的朋友也很多,我也來簡單回答一個。

再講自動上鏈之前,先要講解手動上鏈。本文以國產SZ1型統一機芯為例。

當我們把機芯面對自己,向上旋轉表把時(紅色箭頭所指的是表把)會帶動立輪向上旋轉(綠色箭頭所指的那個就是立輪,但是只能看見部分齒尖),立輪帶動小鋼輪逆時針旋轉(紫色箭頭所指是小鋼輪),小鋼輪帶動大鋼輪(藍色箭頭所指)成順時針旋轉。當大鋼輪成順時針旋轉的時候會帶動發條盒裡面的發條收緊,進而儲存能量。因為棘爪(橙色箭頭所指)的緣故,大鋼輪只能成順時針旋轉,不能成逆時針旋轉,因為一旦成逆時針,棘爪會卡住大鋼輪。這樣就保證了發條盒裡面的能力不會流失。

手動機芯就是靠這樣的傳動給手錶上鏈。

自動表則不全依靠手動上鏈,還能依靠自動陀的旋轉給機芯上鏈。

本文就以最常見的三種自動手錶上鏈機制給大家講解,分別是

1.雙換向輪設計

2.魔術桿設計

3.啄木鳥設計

上圖是ETERNA綺年華自動表,使用的是自動陀。自動陀是一種重心偏移的慣性元件,將自動陀用螺絲固定在機芯中間的自動陀軸上面。因為自動陀是偏心的,所以當有晃動的時候,自動陀會繞軸心旋轉,進而帶動下面的錘齒輪。自動陀在陀體的邊緣使用密度較大的金屬,有的奢侈品牌則使用黃金 鉑金等密度大的貴金屬以求增加自動陀重量進而提高上鏈效率。

無論是雙換向輪設計.魔術桿設計.啄木鳥設計都有自動陀,只是下面的雙向上鏈機制不一樣。

1.雙換向輪設計,用於講解的是勞力士著名的Cal.3135機芯

換向輪是這個自動上鏈設計的精華所在,下圖中的就是勞力士的特氟龍紅輪。

一個換向輪分為雙層,紅色箭頭所指的為內輪,藍色箭頭所指為外輪。外輪裡面有棘爪,就像手動上鏈機芯裡面的棘爪一樣只能讓齒輪朝一個方向轉動,另外一個方向就不行。通過這樣的設計,當內輪和外輪結合在一起的時候,外輪受到力量逆時針轉動,裡面的內輪就會被卡住,進而內輪就會跟著外輪一起轉動。如果外輪受到力量順時針旋轉,裡面的內輪就會打滑,內輪不會隨著外輪一起轉動。

值得注意的一點是 兩個換向輪裡面的棘爪方向不一樣,所以兩個換向輪打滑 和轉動的方向恰恰是相反的

我們回到勞力士3135機芯,解析整個自動上鏈的運動過程。

第一步 藍色箭頭所指的自動陀旋轉,順時針逆時針都行

第二步 紅色箭頭所指的陀齒輪隨著自動托旋轉,方向也是順時針逆時針都行

第三步 細分為兩種情況

(1)自動陀順時針旋轉時,帶動綠色箭頭所指的換向輪時針旋轉,此時裡面的內輪就會被卡住,進而內輪就會跟著外輪一起轉動。內輪的轉動就會使白色箭頭所指的地方也時針旋轉,然後帶動黑色箭頭所指的自動頭輪時針旋轉給發條盤上鏈,讓發條收緊,儲存能量。此時,綠色箭頭所指的第一個換向輪的外輪是會帶動紫色箭頭所指的第二個換向輪的,但是由於第二個換向輪裡面的棘爪和第一個換向輪裡面的安裝順序相反,所以第二個換向輪裡面的內輪會打滑。

(2)自動陀逆時針旋轉時,帶動綠色箭頭所指的換向輪時針旋轉,此時裡面的內輪就會打滑,與此同時,綠色箭頭所指的第一個換向輪的外輪就會帶動紫色箭頭所指的第二個換向輪的外輪時針轉動,此時裡面的內輪就會被卡住,進而內輪就會跟著外輪一起轉動。內輪的轉動就會使黃色箭頭所指的地方也時針旋轉,然後帶動黑色箭頭所指的自動頭輪時針旋轉給發條盤上鏈,讓發條收緊,儲存能量。

2.魔術桿設計 ,用於講解的是其發明者 日本seiko精工生產的機芯

不得不承認Seiko魔術桿上鏈系統的厲害,在雙向上鏈的結構設計是最簡單的一個。這上鏈系統用在Seiko幾百塊錢的機芯中給人一種廉價的感覺,但知道真相的我眼淚掉下來。卡地亞.沛納海直接使用了這項技術,萬國的雙層啄木鳥還是完全受此啟發。

紅色所指的就是自動陀帶動的錘齒輪

藍色所指的就是魔術桿頭部,它並不是固定在錘齒輪的中間,而是固定在齒輪平面的旁邊。

紫色所指的是魔術桿的拉頭

綠色所指的是魔術桿的推頭

綠色所指的是自動頭輪,值得注意的一點是,這個自動頭輪的輪齒是朝左邊傾斜的。

白色所指的是自動頭輪的一部分,它的輪齒是正常的。

魔術桿的整體運動就和發動機活塞 或者是 火車的連軸車輪是一樣的,只是一端變成了拉頭和推頭

當自動陀順時針旋轉的時候帶動魔術桿做向下的運動,因為自動頭輪的輪齒是朝左邊傾斜的。所以魔術桿的拉嘴向下時就可以拉動輪齒,使整個自動頭輪時針轉動。

當自動陀逆時針旋轉的時候帶動魔術桿做向上的運動,因為自動頭輪的輪齒是朝左邊傾斜的。所以魔術桿的推嘴向下時就可以推動輪齒,使整個自動頭輪時針轉動。

3.啄木鳥設計

1955年,世界上首枚@IWC萬國表 工程師腕錶搭載了由當時技術總監Albert Pellaton發明的啄木鳥系統,實現了自動雙向上鏈。

其實萬國啄木鳥自動上鏈設計和seiko的魔術桿有異曲同工之妙,都是採用向左傾斜輪齒的齒輪,只是兩者的觸發機制不一樣。

當自動陀旋轉時,無論是順時針還是逆時針,都是通過黃色箭頭所指的桃形輪去壓迫啄木鳥結構Y形插頭上的兩個紅寶石,這個時候整個啄木鳥裝置其實都是以黑色圈為軸心做近似於的 左右運動。無論向左還是向右運動都有一個拉嘴在拉動自動頭輪順時針旋轉,另外一個則在打滑。

第二個問題

為什麼能量滿了再轉擺陀就不儲存能量了,現代的自動上鏈手錶採用的設計是雙發條設計。主發條用於儲存能力,副發條用於解決上滿鏈後的問題。

主發條的末端焊接有一小段副發條,副發條的長度比發條盒圓周長一些,並且發發條厚.硬。將副發條盤繞在發條盒裡面,副發條就要向外膨脹,進而副發條就作為一個堅固的卡子,將主發條固定住了。

當自動陀上鏈給主發條上滿鏈的時候,整個發條受到收縮力大於副發條的膨脹力,這樣就會使副發條收縮,整個發條就會向後滑動一點,滑動的時候會施放多餘的能量。等多餘的能量施放出去以後,副發條再次膨脹就會再次固定整個發條。

通過這樣的特殊發條設計,就會使整個發條儲存的能量保持在一個最大的限度,不會超出這個限度。這樣就不會讓發條因為一直上鏈導致斷裂。

1953年,積家創製了內藏Cal.497的「Futurematic」。497有一特殊設計,就是當上滿鏈時擺陀會自動鎖住,避免軸心磨損。原理就是發條盤帶動一個相當於動能顯示的齒輪,然後一個"L"狀的鐵臂會隨動儲多少而轉動,滿鏈時就會讓自動陀上面的鉤子勾住它。動儲下降,鐵臂轉回去,鉤子就會脫掉。

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