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[腕表]机械手表的能量显示功能

对于佩戴者来说,机械手表的能量显示功能是一种最人性化的附加功能。就好像汽车的油量显示功能一样,能量显示能够随时提醒人们所佩戴的手表内部所储存的机械能量位于什么状态,是否需要通过上弦等方式补充能量。

当然,这个时候我们还需要把机械表分成两类来说明这个问题:一类是手动上弦表,所谓的手动上弦顾名思义,就能量显示功能机械手表的是完全倚靠人的外力旋转表冠,为原动系统补充能量。手动上弦机械表的弊端在于:没有辅助上弦机构,如果你忘了及时上弦,那么当你想了解时间的时候,很有可能看到的只是错误信息。即便你所佩戴的机械表拥有长动力配置,甚至是像朗格那样的动力储存长达31 天的手表款式,也有能量耗尽的时候。

另一类是自动上弦手表,这种带有自动上弦功能的机械表,其工作原理就是采用了能量守恒定律,通过装载在机芯背面或者是正面的摆陀,在重力以及人手不同方位变换的动作下,将摆陀摆动产生的势能通过一整套自动传动系统转换为机械表机芯内部的动能,并补充给原动系。

自动上弦结构可以分成全自动与半自动两种,两种自动上弦机构的最重要区别在于手表摆陀在向顺时针与逆时针两个方向转动的时候,是否都可以起到上弦的作用。如果两个方向都可以的话那就是全自动机械表,如果只是一个方向可以那就是半自动机械表。

自动上弦手表一般都会同时拥有手动上弦与自动上弦这两套上弦系统,佩带者可以先通过手动上弦去驱动机芯,尤其是启动摆轮游丝系统,使机芯得以运转起来。随后再通过摆陀一定的运动量,就可以在很短的时间为机芯的原动系上紧发条。有一点在这里需要特别注意:也许是人们的误区,你虽然戴的是自动机械表,但不管是全自动的还是半自动的,如果你的手腕摆动幅度并不明显,而手动上弦也不够充分的话,那么根据能量守恒定律,手表便很难储存足够运行的动力,甚至不用多久手表就已经罢工了。这样情况是任何人都不想遇到的,因为时间意味着机遇,一旦出现了偏差就很难再挽回。能量显示功能便是在这样的背景下应运而生。

这项功能的显示方式不像其他的手表功能,比如24 小时显示、日历显示一样,有那么多种显示方式;也不像大日历结构那样有层出不穷的结构作为技术支撑。从表盘上来看,这项功能采用了与飞返功能有些类似的的扇形显示区域,如果去根据它的扇形角度来进行分类的话,它可以被分为钝角类,周角类两种。不同的角度其实都是根据机芯整体布局来进行确定的:角度的不同,根据能量显示轮系的传动比也各不相同。

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下面我就以伯爵的能量显示结构为例来探究机械表机芯能量储能与势能的结构与原理。让我们先来看看这张原理图,根据这张图,我们可以看到如果机芯想把储能状况显示出来,就必须把储能的过程完全记录下来。那么在佩戴者驱动上弦系统为机芯上弦的过程中,转动的条轴带动了与条轴同心固定为一体的储能轮,它再直接连接储能的传动轮系,这样机芯原动系统的中条盒轮内的发条就会被卷紧,储存能量的过程也得以被显示出来。此时你就可以直观地了解到所佩戴的机械表是否已经处于了满弦状态,自然能够安心地去干其他事了。但此时,在我们看不见的地方,机芯的势能轮系在发条卷进的过程中也开始发挥其作用。

大家可以通过原理图看到,条盒轮与主传动轮系的二轮啮合,而二轮的顶端与条轴一样被同轴设置了势能轮,它连接的是整个势能传动轮系。不同于储能传动轮系,这个轮系具有标志性的超大齿轮,它的尺寸几乎和条盒轮相当,并承载着势能轮系中最关键的行星轮部件。在势能轮系工作的时候,因为储能轮系与上弦系统相连接而被限制,所以是固定不动的,此时为了完成势能就需要一套完整的齿轮传动系统去完成这个任务,这个系统在机械原理里被称为行星轮系。有兴趣的朋友可以找来机械原理书,去了解一下关于周转轮系部分的原理绍。势能轮系还有一个关键的问题在于,显示轮需要限制转动的角度,这个角度是根据外观的设计需要而确定的。

在这里,我们还需要注意的地方是,储能轮系以条轴所承载的发条为起点,以显示轮为终点;而势能轮系是以条盒轮为起点,显示轮为终点,两条轮系的传动比必须相等,这一点的原因,相信大家应该能够想到。

前面我给大家讲解的就是能量显示系统的最基本的工作原理,它最关键的设计思路在于先确定储能轮系与势能轮系,再将它们分开计算传动比后汇总为一个整体,成为能量显示系统。那么前面说到的角度就是在这两条轮系确定的前提下所配比出来的。这款伯爵表采用了钝角能量显示,而它的显示区域没有数字,有的只是扇形同时是由窄到宽的设计,以条幅的宽窄来表示能量的满与空。这款表的能量显示被设置在机芯的偏中心位置上,被放置在机芯背面显示的设计也相对比较少见。同样,真力时的中心式能量显示表款也是此类显示功能的代表作,它们在内部结构方面大同小异,只是根据本机芯的需要而在显示位置上有所不同,外观效果也是各有一番风味。

那么我们再回过头来说一下能量显示功能角度最大的手表款式,那便是万国和百达翡丽的能量显示手表,它们不约而同地将显示角度设计成了几乎接近了360 度的圆周角度,这种设计风格是为了最大限度的放大能量显示角度,更加方便佩戴者识别,这一点就像大日历的设计理念,也属于极为人性化的设计。

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下面我再为大家介绍三种特殊的能量显示功能方式,三种方式都具有很好的创新理念,值得大家关注。首先是沛纳海的直线能量显示机构,这种显示方式非常具有变革意义,因为在机械手表领域很少会见到直线显示功能,而沛纳海做到了,我们可以参考内部原理图去关注它所推出的8 日链长动力机芯以及10 日链三条盒轮长动力机芯的内部结构。从图中我们可以看到,机芯的能量显示结构图与前面伯爵的并未有太多的差别,主要是在于细节上的变化。直线的显示方式说起来也不是那么复杂,它的难点是需要齿条来完成能量显示的最后一环,所谓的齿条就是齿轮无限齿数的表现形式,并根据直线齿条的运动特点就可以设计出来。在这里特别要提一句的是,海鸥表现在也拥有一款直线能量显示的手表款式,大家可以根据这两张原理图,来进一步了解直线显示的奥秘所在。

其次是积家所推出的与汽车的油量显示功能更加类似的能量显示功能。大家可以看到,从九点位到三点位的跨度几乎为手表提供了半个表圈的区域,去显示能量储存的状态。在能量显示上,00所表示的自然是机芯处于空弦状态,而60 则代表机芯处于满弦位置时拥有60 小时的能量储存。积家的创新之处是将传统的指针显示方式变换为色彩条显示,这种显示打破了人们识别能量状态的概念,让人可以更直观地了解现在机芯的能量还剩下多少。其实北京表推出的太极款式也采用了类似积家的设计理念,只是它的能量显示角度受到了一定的局限,与积家相比不便于更好地识别。

最后为大家隆重介绍的是2011 年非常抢眼的能量显示表款——宝珀自动陀飞轮手表,这款表跟之前提到的所有带有能量显示功能的手表都不一样,这款手表的创新之处是将能量显示功能设置在摆陀上,这种设计的最大优势在于它为机芯的整体设计节省了大量的空间,以便去充实这款机芯的实用性。根据本功能的原理图,我们可以清楚地看到它是如何实现能量显示任务的,当然要提醒大家的是,我们在之前谈到的能量显示机构都是设置在机芯的基板上的,而宝珀的这项发明被设置在了可以自由转动的摆陀上。说到这里,恐怕朋友们就会明白宝珀设计师的智慧所在了吧。这种结构应该属于双行星机构,也就是宝珀能量显示结构说行星轮系加行星轮系,这就需要设计者务必计算好储能轮系和势能轮系的传动比,并且必须是等同的。此外由于能量显示部分被设置在了摆陀上,由于自动机械表的特点,也同样需要占据一定的转动惯量,可见它的设计难度之大。通过对这些具有能量显示功能的机械表的介绍,我想大家再遇到其他同样带有此功能的手表时,一定能将它们与飞返功能相区分开,也肯定会对它们的构造了如指掌了吧。

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