<<< 掃碼關(guān)注，GET明星同款所謂“雙擒縱”是由雅典表.制表大師奧克林博士發(fā)明的，“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”是在左右兩側(cè)分別裝有一個(gè)形狀相同且相互嚙合的擒縱輪，在兩個(gè)擒縱輪的中上位置裝有一個(gè)對(duì)稱的雙齒異形輪，負(fù)責(zé)向游絲系統(tǒng)輸入能量。他的設(shè)計(jì)意圖很明確，首先這種機(jī)構(gòu)的布局是對(duì)稱的，然后各部分是對(duì)稱的，使整個(gè)“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”處于相對(duì)對(duì)稱的狀態(tài)，從而解決“同軸擒縱機(jī)構(gòu)”中左右擺動(dòng)擺輪所獲得的能量不一致的棘手問題。其次，這種結(jié)構(gòu)利用齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)思想，將擒縱機(jī)構(gòu)、同軸擒縱機(jī)構(gòu)或其他利用杠桿原理制造的新型擒縱機(jī)構(gòu)內(nèi)部部件的過度碰撞和摩擦造成的過度能量損失降到最低。這也是“雙軸擒縱機(jī)構(gòu)”相對(duì)于“同軸擒縱機(jī)構(gòu)”等新型擒縱機(jī)構(gòu)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
上一期說隨著歐米茄配備“同軸擒縱機(jī)構(gòu)”的手表不斷創(chuàng)新并取得成功，包括積家,愛彼,寶璣、百達(dá)翡麗等知名品牌也相繼推出了自己的新型擒縱機(jī)構(gòu)。雖然他們?cè)O(shè)計(jì)的新型擒縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)不同，力求新穎，但這些設(shè)計(jì)都結(jié)合了杠桿擒縱和制動(dòng)擒縱的設(shè)計(jì)思想，尤其受到“同軸擒縱”設(shè)計(jì)理念的影響。所以他們?cè)O(shè)計(jì)的擒縱機(jī)構(gòu)或多或少存在擺輪左右擺動(dòng)時(shí)能量不一致的問題。這個(gè)問題的出現(xiàn)，激發(fā)了設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)熱情。在眾多解決方案中，雅典表,鐘表大師奧克林博士發(fā)明的“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”最具創(chuàng)新性。
所謂“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”，就是在左右兩側(cè)分別安裝一個(gè)形狀相同、相互嚙合的擒縱輪，在兩個(gè)擒縱輪的上中間位置安裝一個(gè)對(duì)稱的雙齒異形輪，負(fù)責(zé)向游絲系統(tǒng)輸入能量。他的設(shè)計(jì)意圖非常明確。首先這種機(jī)構(gòu)的布局是對(duì)稱的，然后各部分是對(duì)稱的，這樣整個(gè)“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”就處于相對(duì)對(duì)稱的狀態(tài)，從而解決了“同軸擒縱機(jī)構(gòu)”中擺輪左右擺動(dòng)所獲得的能量不一致的棘手問題。其次，這種結(jié)構(gòu)利用齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)思想，在利用杠桿原理制作擒縱機(jī)構(gòu)、同軸擒縱機(jī)構(gòu)或其他新型擒縱機(jī)構(gòu)時(shí)，最大限度地減少機(jī)構(gòu)內(nèi)部零件過度碰撞和摩擦造成的過度能量損失。這也是“雙軸擒縱機(jī)構(gòu)”相對(duì)于“同軸擒縱機(jī)構(gòu)”等新型擒縱機(jī)構(gòu)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
我們將重點(diǎn)介紹雅典手表在1999年至2009年近十年申請(qǐng)的“雙向擒縱”三項(xiàng)發(fā)明專利，了解其整個(gè)發(fā)展過程：原創(chuàng)版、改進(jìn)版、成熟版。
雅典表原版雙向擒縱機(jī)構(gòu)
圖1a-1d是雅典設(shè)計(jì)的“雙向擒縱”原版半周期工作原理示意圖。“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”的原始版本由兩個(gè)長(zhǎng)短齒形狀相同的擒縱輪6、7，一個(gè)雙齒異形輪21，一個(gè)與其同軸固定為一體的鎖塊2，一個(gè)與游絲系統(tǒng)同軸固定為一體的單齒輪11和雙齒輪9組成。以下是原雙向擒縱機(jī)構(gòu)的工作原理：
第一階段：擺輪右幅解鎖脈沖傳遞階段。
如圖1a所示，在平衡輪的驅(qū)動(dòng)下，雙齒異形輪21、鎖塊2、單齒輪11和雙齒輪9都剛好順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到左右對(duì)稱位置，第一擒縱輪6的長(zhǎng)齒13a剛好可以脫離鎖塊2，這樣第一擒縱輪6在驅(qū)動(dòng)輪8輸入的牽引力矩作用下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)， 并且長(zhǎng)齒13a在旋轉(zhuǎn)過程中與雙齒輪9的齒17嚙合，從而直接將輸入扭矩傳遞給平衡游絲系統(tǒng)，繼續(xù)向右幅位置移動(dòng)。 此外，由于第一擒縱輪6和第二擒縱輪7彼此嚙合，第二擒縱輪7開始順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
第二階段：鎖定階段。
如圖1b所示，此時(shí)，第一擒縱輪6的長(zhǎng)齒13a與雙齒輪9的齒17嚙合以傳遞沖擊能量的過程已經(jīng)結(jié)束，并且單齒輪11和雙齒輪9已經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)到接近水平的位置，而雙齒異形輪21由于單齒輪11的形狀的阻礙已經(jīng)不能旋轉(zhuǎn)，并且第二擒縱輪7的長(zhǎng)齒14a已經(jīng)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)以滿足鎖塊2的阻礙。在這種雙重限制下，雙重逃逸機(jī)制處于靜止?fàn)顟B(tài)。
第三階段：平衡輪左幅解鎖及沖擊傳動(dòng)階段。如圖1c所示，在平衡輪、雙齒異形輪21和鎖塊2的驅(qū)動(dòng)下，單齒輪11和雙齒輪9都只是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到左右對(duì)稱的位置，這樣第二擒縱輪7的長(zhǎng)齒14a就擺脫了鎖塊2。因?yàn)樵隍?qū)動(dòng)輪8輸入的牽引扭矩的作用下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的第一擒縱輪6和第二擒縱輪7彼此接合，所以第二擒縱輪7被驅(qū)動(dòng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。在旋轉(zhuǎn)過程中，長(zhǎng)齒14a與雙齒輪9的齒18嚙合，從而將輸入扭矩直接傳遞給游絲系統(tǒng)，并繼續(xù)向左振幅位置移動(dòng)。
第四階段：鎖定階段。
如圖1d所示，此時(shí)，第一擒縱輪7的長(zhǎng)齒14a與雙齒輪9的齒18嚙合以傳遞沖擊能量。
結(jié)束，而雙齒異形輪21開始受到單齒輪11外形的阻擋下，同時(shí)第一擒縱輪6的長(zhǎng)齒13b以順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)遇到了鎖塊2的阻擋，在這雙重制約下雙擒縱機(jī)構(gòu)即將處于靜止?fàn)顟B(tài)。
以上所介紹的是原創(chuàng)版“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”擺輪游絲系統(tǒng)左、右振動(dòng)各一次，也就是兩個(gè)半周期的工作過程。大家可以看出它和“同軸擒縱機(jī)構(gòu)”在兩次振動(dòng)中獲得能量的輸入方式存在的最大差別就在于擺輪向左與向右兩次擺動(dòng)時(shí)所需要的能量都是由第一與第二兩個(gè)擒縱輪直接輸入的，在能量輸入過程中幾乎沒有損失，這就從原理上詮釋了原創(chuàng)版“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”優(yōu)于“同軸擒縱機(jī)構(gòu)”的地方。
雅典表改進(jìn)版雙向擒縱機(jī)構(gòu)
前面所述的原創(chuàng)版“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”并不是完美的，它只是在擒縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念方面更優(yōu)于“同軸擒縱機(jī)構(gòu)”，而它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還是個(gè)雛形，就好像剛出生的新生兒一樣!
很快雅典表的設(shè)計(jì)師們發(fā)明出改進(jìn)版“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”，它與原創(chuàng)版最大的不同之處就在于兩個(gè)擒縱輪齒從最初的長(zhǎng)短齒，其中5個(gè)長(zhǎng)齒參與傳沖能量到全部15個(gè)齒都負(fù)責(zé)給擺輪游絲系統(tǒng)提供能量，此舉的益處在于可提供機(jī)心更多動(dòng)能和更高頻率(從21600次每小時(shí)提高到28800次每小時(shí))以及較高準(zhǔn)確性、較強(qiáng)防震性。
圖2a～圖2f為雅典設(shè)計(jì)的改進(jìn)版“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”半周期的工作原理示意圖，圖2g與圖2h為改進(jìn)版“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”半周期部分工作過程的局部放大示意圖。如圖所示，改進(jìn)版“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”由兩個(gè)形狀完全相同的擒縱輪、一個(gè)雙齒異形輪以及一個(gè)與擺輪游絲系統(tǒng)同軸并固定為一體的單齒輪三部分組成。以下是雅典表改進(jìn)版“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”的工作原理：
第一階段：擺輪左振幅解鎖階段
如圖2a所示，此時(shí)第一擒縱輪3的齒24的齒面靠在雙齒異形輪5上，而雙齒異形輪5的右壁在驅(qū)動(dòng)輪30輸入的牽引力矩的作用下靠在右限位釘 26上，由于第一擒縱輪3與第二擒縱輪4相互嚙合，還使得第二擒縱輪4的齒10的齒尖壓在雙齒異形輪5上，此時(shí)雙齒異形輪5是靜止不動(dòng)的。擺輪在游絲力矩的作用下，由左振幅位置以逆時(shí)針方向向平衡位置運(yùn)動(dòng)，由于單齒輪2與擺輪是一體的，因此它也會(huì)隨擺輪一起逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)。
第二階段：擺輪左振幅傳沖階段
如圖2b所示，由于單齒輪2的齒13與雙齒異形輪5的齒12已經(jīng)處于嚙合狀態(tài)，這使得雙齒異形輪5獲得了一定的動(dòng)能，并開始順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)至中間位置。第一擒縱輪3在此時(shí)已經(jīng)被釋放，在驅(qū)動(dòng)輪的帶動(dòng)下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，而與其嚙合的第二擒縱輪4逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。第二擒縱輪4在逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的過程中，它的齒 10的齒尖進(jìn)入了雙齒異形輪5的凹槽9。從圖2g可以看出，雙擒縱輪的每一個(gè)齒都加工成鉤狀，其目的在于為了與雙齒異形輪5的凹槽9相配合，類似杠桿擒縱機(jī)構(gòu)的齒傳沖階段，以便推動(dòng)雙齒異形輪5繼續(xù)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，并且通過雙齒異形輪5將能量傳遞給單齒輪2，由于單齒輪2與擺輪為一體結(jié)構(gòu)，所以擺輪也獲得了能量繼續(xù)向右振幅位置運(yùn)動(dòng)。需要注意的是負(fù)責(zé)推動(dòng)單齒輪2齒13的是雙齒異形輪5的齒11。
第三階段：擺輪左振幅鎖住階段
如圖2c與圖2d所示，第二擒縱輪4與雙齒異形輪5的能量傳遞過程已經(jīng)結(jié)束，但單齒輪2的齒13與雙齒異形輪5的齒11還未完全脫開。此時(shí)第一擒縱輪3的齒8的齒尖靠在雙齒異形輪5上，并將能量輸入給了雙齒異形輪5，這樣使得后者繼續(xù)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)直到雙齒異形輪5的左壁靠在左限位釘25上(見圖2h)為止。通過此次傳沖過程擺輪獲得了一定能量并順時(shí)針向右振幅位置自由運(yùn)動(dòng)。到此時(shí)“雙擒縱機(jī)構(gòu)”的半個(gè)周期的工作過程已經(jīng)結(jié)束，并處于短暫的平衡狀態(tài)。圖2e與圖2f所示的是即將發(fā)生的另半個(gè)周期的工作過程與前述只是方向相反而以。
通過對(duì)改進(jìn)版“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”的整個(gè)工作過程的解析，我們可以看出雅典設(shè)計(jì)的改進(jìn)版“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”在結(jié)構(gòu)上更簡(jiǎn)潔，更實(shí)用，它區(qū)別于原創(chuàng)版的關(guān)鍵地方是：首先，它將兩個(gè)擒縱輪做成異形齒，并且通過所有15個(gè)異形齒的特殊外形驅(qū)動(dòng)形狀做了很大修改后的雙齒異形輪，使其可以起到類似于杠桿式擒縱機(jī)構(gòu)里的擒縱叉的作用將能量傳遞給擺輪游絲系統(tǒng)，此外由于此雙齒異形輪很小，從而擺動(dòng)的角度很小，使得兩個(gè)擒縱輪與擺輪游絲系統(tǒng)構(gòu)成的擒縱系統(tǒng)的擺升角很小，因此保證了整個(gè)“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”可以保持很高的能量利用率，把損耗降到最低。
雅典表成熟版雙向擒縱機(jī)構(gòu)
最后給大家介紹的是目前雅典已經(jīng)基本定型的結(jié)構(gòu)——成熟版“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”，圖3a～圖3f為雅典設(shè)計(jì)的成熟版“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”半周期的工作原理示意圖。
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根據(jù)圖3a～圖3f可以看出，成熟版“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”與改進(jìn)版相比其工作原理基本上是一致的，沒有太大變化已經(jīng)基本定型了，而是在細(xì)節(jié)上雅典的設(shè)計(jì)師主要改進(jìn)了三個(gè)地方：首先，兩個(gè)擒縱輪的異形齒的齒形被重新設(shè)計(jì)了，齒數(shù)也增加到18個(gè)，這兩點(diǎn)前面已經(jīng)提到過，其原因是為了使得已經(jīng)把擺輪游絲系統(tǒng)的振動(dòng)頻率增加到28800次每小時(shí)以后的“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”整體穩(wěn)定性增加，并且提高抗振動(dòng)能力;其次，單齒輪與異形雙齒輪的形狀被重新修正了，其目的就是為了配合兩個(gè)擒縱輪的相應(yīng)變化;最后，雅典的設(shè)計(jì)師將類似于杠桿擒縱機(jī)構(gòu)里的叉頭釘又引入到此機(jī)構(gòu)當(dāng)中，而前兩代從未被使用過，它在成熟版里的作用也是延續(xù)了杠桿擒縱機(jī)構(gòu)里相同的作用。
綜合雅典所申請(qǐng)的三項(xiàng)有遞進(jìn)關(guān)系的發(fā)明專利，我們可以看出“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”經(jīng)過10年的磨練已經(jīng)逐步走向成熟，而雅典在新型材料方面的研發(fā)才是此機(jī)構(gòu)真正得到新生的源泉!
無(wú)論是原創(chuàng)版、改進(jìn)版、還是成熟版，成就雅典表“雙向擒縱機(jī)構(gòu)”的最大推手是雅典表在新型材料方面的研發(fā)，這才是此機(jī)構(gòu)真正得到新生的源泉!
