一览陀飞轮运作机制——复杂又迷人的小宇宙

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在机械表所加载的所有功能中,陀飞轮、天文历法与报时功能,被认为是最能凸显技术层次的复杂功能代表,而这些复杂功能在技术演进与结构形式上,其实又各有不同的发展变化。

Tourbillon陀飞轮

陀飞轮是由Arbraham-Louis Breguet宝玑大师于1795年在法国所发明,普遍的认知是,最初宝玑大师设计陀飞轮的用意是希望让擒纵摆轮能够在每秒钟得到位差补偿避免误差,以消弭地心引力对于摆轮和游丝的影响,一方面可提高走时精准度,同时也帮助润滑油能更均匀地分布。陀飞轮虽然已有超过两百多年的历史,但却是直到近20年多来才真正广泛出现在表款之中。

1、传统单轴陀飞轮

陀飞轮是机械表中的旋转擒纵调速装置,由第四轮、擒纵轮、擒纵叉和摆轮经过重新组成的结构。传统陀飞轮为单轴结构,其运作原理为:动力自发条盒传输至陀飞轮框架的齿轮并驱动框架旋转,而框架下的第四轮则透过轮轴与擒纵轮进行咬合,同时将动力传至擒纵。

传统陀飞轮多设计为1分钟旋转1圈

由于陀飞轮要将整个擒纵和摆轮放置在体积有限的旋转框架内,确实需要精湛的制表技艺与娴熟的调校技术,因而被认为是机械钟表领域的代表性复杂功能之一。随着现代科技与技术的进步,陀飞轮不论在形式或美学设计上都有了更丰富的呈现。

单轴陀飞轮变化式:

宝玑的陀飞轮也显得更具历史正统性

朗格推出具停秒装置的陀飞轮

沛纳海的陀飞轮是单轴陀飞轮的特殊变体

2、飞行陀飞轮

1920年时,格拉苏蒂制表学校的指导老师Alfred Helwig改良了宝玑大师所发明的陀飞轮装置,他移除由上方支撑陀飞轮框架的表桥或半夹板,将陀飞轮擒纵系统组装在一个悬臂框架里,让陀飞轮摆脱固定的支架,因此,从表面就可以直接欣赏陀飞轮旋转框架和摆轮带来的曼妙舞姿,这类无框架陀飞轮也被称为“浮动陀飞轮”。

飞行陀飞轮是将上方固定框架的表桥移除

飞行陀飞轮由于没有了上方表桥阻挡视觉,可以更好地呈现陀飞轮的结构与其作动之美,近年愈加广泛地被采用于陀飞轮表款的设计中,也由于没有了表桥或夹板的阻挡,陀飞轮本身的结构与美学也成了发挥设计与创意的展演空间。

飞行陀飞轮变化式:

飞行陀飞轮是格拉苏蒂的标志性设计

宝珀陀飞轮最大的特色是采用偏心的固定方式

3、多轴球体陀飞轮

陀飞轮最早是为了垂直放置的怀表以对抗地心引力而诞生的,但是对腕表而言似乎不再具有意义,腕表的摆放位置不只是垂直,更常处于水平摆放的状态,将陀飞轮框架跳脱单轴改以多轴方式结构搭建,使其以多方位运作是将腕表所有方位误差相互补偿的最好方法,如此一来便可顾及每个方位受到一致的地心引力影响并一一抵消补偿。

多轴陀飞轮的原理是使摆轮不只在一个平面而是两个平面上(有时候甚至是三个)旋转,这样的陀飞轮相较于单轴陀飞轮更适用于腕表。Franck Muller与积家则是进一步将陀飞轮框架建构为球体结构,以超过两个陀飞轮框架组成,各框架同时间进行不同方向的立体转动,观者可全面性的观察到不同角度的陀飞轮风貌,就像是两个同时滚动的球中球,其目的皆是为了各个角度都可以相互补偿任何角度的地心引力位移误差影响。

多轴球体陀飞轮变化式:

积家是打造球体陀飞轮的代表性品牌

江诗丹顿的超复杂57260时计的三维球体浑天仪陀飞轮

4、卫星式运行陀飞轮

卫星式运行陀飞轮从原地旋转的层次提高到三维的立体转动,虽然理论上都是为了针对方位校准而打造出来的机械结构变化式,但在视觉上更具艺术性与观赏性。

卫星式陀飞轮跳脱原地旋动的结构,陀飞轮不仅会自转,还与机芯结构的其他部件公转运行。

卫星式陀飞轮是在陀飞轮可以原地自转的前提下,将这个框架沿着面盘圆周以某种设定的轨道进行公转,就像是地球围绕着太阳一般,采用卫星式自转公转运行的陀飞轮装置,微缩了宇宙星体的运行,就像星体在无垠浩瀚宇宙间相互在星系里转动,宛如一幅迷人的微小机械宇宙。

卫星式运行陀飞轮变化式:

宝玑的双陀飞轮腕表是第一只将陀飞轮设计成可沿面盘圆周公转的代表作

Jacob & Co的Astronomia系列以不同宝石和三轴陀飞轮,打造出如行星运行的腕表。

Blu Majesty MT3陀飞轮腕表以3个速度不同的陀飞轮框架

伯爵的相对陀飞轮框架的转动是在平衡的两端跟着分针在面盘上转动

5、卡罗素

卡罗素与陀飞轮的原文都带有旋转的意思,其结构目的与陀飞轮相同,也是为了达到同样补偿地心引力的误差影响的目标,但卡罗素与陀飞轮在结构上最大的差异在于,卡罗素将动力的来源与轮系从第三轮开始一分二路,一方面第三轮连动秒针轮(第四轮),另一个轮组则牵动卡罗素框架及擒纵结构。

卡罗素旋动的动力来源与陀飞轮在结构上有所不同

卡罗素名声不像陀飞轮在钟表机芯发展史上这般响亮,但卡罗素结构与制作难度皆不亚于陀飞轮,拥有与陀飞轮相等的工艺价值。在所有钟表品牌中,宝珀所制作的一分钟卡罗素是当代卡罗素的重要代表作品,而雅典则是第一个将卡罗素概念提出并运用于腕表,也就是知名的Freak系列 。

卡罗素变化式:

宝玑的一分钟卡罗素

雅典的Freak飞行卡罗素,绕其自身的轴心旋转

明天我们再继续三问和报时功能的腕表盘点,记得来看哦~

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