機械手表中的防震器

文 / 王劍勇 席戰(zhàn)輝 張磊

前言

機械手表里的機心防震裝置(或者有時被稱為減震裝置)可能是大家比較容易忽略的小構件。不過在今天，一款機械表機心沒有防震器，幾乎是不可想象的。機心防震器基本上就是一個反彈軸承，設計出來減弱震動對擺輪軸榫的軸向和徑向的沖擊。

防震器的作用

機械手表能精確走時是因為機心內的齒輪將發(fā)條盒里面的能量傳遞到擒縱調速機構，周而復始地圍繞著輪軸旋轉、擺動。為了讓擺輪軸榫更好的擺動，則需要減少摩擦。為了解決這一問題，機心在采用耐磨的紅寶石軸承同時，又想方設法的將輪軸榫直徑變小，越細越好。不過，變細的輪軸榫雖然在一定程度上減少了摩擦，但也帶來了新的問題。

擺輪軸榫可是機心中最脆弱的部位，直徑小到0.07毫米，因此腕表即使受到輕微的撞擊，力量傳遞至纖細的擺輪軸榫上，仍相當容易造成擺輪軸榫的損壞或變形，而影響擺輪振動的頻率，導致手表誤差變大，甚至停走。所以，如何能更好的保護機心擺輪軸榫不受外力影響，一直以來是鐘表師們最大的挑戰(zhàn)。防震器的誕生，雖不能百分百防震，但至少可抵消一部分的外力沖擊，將震動對表的損害降至最低。鐘表的防震器從誕生以來，一直在機心防震上起著不容忽視的作用，給手表的“心臟”保駕護航。

防震器的發(fā)展歷史

鐘表品牌寶璣的創(chuàng)始人阿伯拉罕·路易·寶璣(Abraham-Louis Breguet)認識到了保護軸榫不受傷害的重要性，出現(xiàn)這種問題不僅會導致擺輪軸榫損壞影響走時精準度，更重要的是也會影響制表師的聲譽。為了解決這一問題，鐘表品牌寶璣的創(chuàng)始人阿伯拉罕·路易·寶璣做了一項發(fā)明，他用一個金屬片固定紅寶石軸榫，而不是直接將紅寶石軸承固定在夾板上，這樣就可以利用金屬的彈性將手表受到撞擊時的部分力量消耗掉，進而保證擺輪軸榫的安全。為了提高防震效果，這個金屬片被做得盡量地曲折，因為越曲折就越長，越長防震效果越好。

PARE-CHUTE防震器

從1792年開始，寶璣的“perpétuelle”自動上鏈表開始采用PARE-CHUTE防震器（見圖1）。在1806年的全國展覽會上，他確定了最終版本。這種擺輪彈性懸掛系統(tǒng)parechute防震器被稱之為降落傘式避震器，名字來源于“chute（降落傘）”。因為在1783-1785年法國人發(fā)明了降落傘，寶璣也是當時的法國人，借這個東西宣傳自己的防震器像降落傘一樣安全。

圖1：寶璣（Breguet）傳世系列7077BB腕表，搭載PARE-CHUTE防震器

Incabloc防震器

不過，在當時的懷表不像今天的腕表那般“暴露”，受到外力撞擊的可能性很低，所以盡管有寶璣大師開創(chuàng)成功的先例，但鐘表防震問題仍然沒有引起當時制表師們的重視。直到1933年，瑞士拉紹德封一個生產擒縱機構的工廠Universal Echappement Ltd的兩位工程師Georges Braunschweig和Fritz Marti組建Portescap公司并發(fā)明了Incabloc防震器（見圖2）。Portescap公司于1933年6月開始生產，并以1933年7月6日在瑞士注冊了“Incabloc”商標作為這款防震器使用。在此后仍然繼續(xù)產品的改進， 1937年11月在德國申請專利DE682063技術，實現(xiàn)了突破和最終定型。這款防震器優(yōu)點在于防震簧便于定位安裝和維修更換，沿用至今的Incabloc防震彈簧片的馬蹄形結構正式定型。因為戰(zhàn)爭的緣故，對精密計時的需求猛增，所以給手表耐用和抗震的實用性能帶來了極大挑戰(zhàn)。當然，在這種背景下，這也無疑促進了鐘表機心防震器的發(fā)展。

人們對精密抗震手表的迫切需求，讓這家具有壟斷性質的鐘表組件生產公司開始強勢起來。Incabloc防震器幾乎壟斷瑞士鐘表市場，從1948年開始，Portescap公司為Incabloc防震器打造新的廣告戰(zhàn)略，要求使用Incabloc防震器的鐘表公司必須在表盤、機心上印刷、雕刻“Incabloc”的商標。通過這一系列運作，宣傳“采用Incabloc防震器的表=好表”。Incabloc防震器的發(fā)明，是當時手表防震的頂峰，這種技術一直沿用至今。所以，在許多手表中我們仍然可見。

圖2：真力時3019機心采用Incabloc防震器

圖3：無防震器的積家Cal.488SBr機心

圖4：真力時4061機心采用KIF防震器

圖5：Etashoc防震器

KIF防震器

Incabloc防震器不僅價格越來越高，而且還要強迫品牌在自家手表的表盤打出Incabloc字樣。許多大鐘表企業(yè)為了抗拒這種“霸道”行為，尋找到并扶持一家可以和Incabloc抗衡的瑞士勒桑捷（Le Sentier）的KIF Parechoc SA公司，這家公司從1944年開始生產KIF防震器（見圖4）。并隨后被許多大鐘表品牌開始采用如勞力士、積家、愛彼甚至百達翡麗等等，勞力士也是最早棄用Incabloc改投為KIF防震器鐘表品牌。KIF Parechoc SA公司除了向瑞士供應商購買人造紅寶石外，防震裝置的其他單個部件均為自行制造和加工處理。它的防震設計概念與Incabloc相當類似，差別在于夾住寶石軸承的特殊圓形金屬片，兩邊由內凹改為外凸，形狀似牛角，但抗震實力相當，因此許多不愿屈服于Incabloc使用規(guī)范的鐘表品牌，開始改用KIF防震器。

此前對于防震器好壞的標準是在受到多少個G (重力加速度)的撞擊下，擺輪軸榫不會損壞。而KIF重新定義了這一標準，以鐘表受到撞擊后歸回原位的能力來做評判，這是確保機械表走時精準的重要指標。KIF為此在2011年6月8日申請了瑞士專利CH705075。KIF與Incabloc防震器相比，兩者的主要結構差異不大，僅能由最外層不同形狀的彈簧片來加以區(qū)別。

不過，在兩家防震器競爭激烈的同時，上世紀70年代期間石英革命悄然發(fā)生，對機械鐘表業(yè)造成了嚴重危機，也危及了上游的零配件產業(yè)。擁有上千員工的Portescap公司的Incabloc防震器訂單量驟減，無力維持整個公司運轉，后期被迫剝離了Incabloc防震器生產部分，轉投向了更具有“前景”的石英手表微型電機。1988年，Eric Zutter 注冊了一家新的公司，名為“Incabloc SA”。他繼續(xù)生產著Incabloc防震器，保留了之前生產線和一些員工，從而保持了公司的技術基礎。

其實，在上世紀70年代時，運用在鐘表機心上的防震器種類繁多，而KIF防震器與Incabloc防震器相較之功能優(yōu)異、產量大而品質穩(wěn)定，許多同時期的防震器，因制造昂貴與維修不易，逐漸被大部分的表廠所舍棄。

Etashoc防震器

隨著機械鐘表市場的復蘇，兩大防震器公司的生產量逐漸恢復。隨后在90年代，Incabloc SA公司為著名機心供應商ETA公司開始提供更為廉價的防震器：Etashoc防震器，又稱三角防震器（見圖5）。該防震器因為外形貌似梅花，又被稱為梅花形防震器或者三葉防震器。這是依照Novodiac防震器所重新改良的設計，同樣是具有三支點的彈簧片，不過簧片的彎曲程度與細致明顯與Novodiac防震器不同。由于價格較低廉，被廣泛用于ETA公司的各種機心上。

圖6：勞力士3255機心采用Paraflex防震器

圖7：歐米茄8800機心采用Nivachoc防震器

勞力士Paraflex防震器

勞力士在2005年發(fā)布了全新的自產防震器Paraflex（見圖6）。Paraflex防震器的彈簧金屬片經過力學計算，結構比Incabloc和KIF更為復雜。Paraflex防震器相比較前者，解決了小到1.5毫米直徑的彈簧片如何方便安裝和固定，在使用中如何避免卡住造成變形起不到防震作用的問題。勞力士設計了這個扁平型的防震簧，并且通過制造印刷電路LIGA(Lithographie Galvano-Abformung)蝕刻的方法批量生產。同時，根據(jù)勞力士的說法，Paraflex較KIF增加了50%的抗震能力，很大提升了機心的耐用度和穩(wěn)定性。

不過即使到現(xiàn)在，我們仍然會發(fā)現(xiàn)許多款勞力士機心都是采用KIF防震器。我們在其子品牌帝舵表的機心中也會發(fā)現(xiàn)大量采用KIF防震器的機心。

目前，勞力士3131、3135、3555、3186機心采用的是KIF防震器，3255、3132、3136、3156、3187、9001等新機心則采用Paraflex防震器。

Nivachoc防震器

在勞力士發(fā)布自家研發(fā)的防震裝置之后，緊接著在2006年，并入Swatch集團旗下的寶璣表也發(fā)布了一款全新的Nivachoc防震器，用于其新一代777Q自動機械機心上。這款防震器逐漸地被裝配到集團其他品牌機心中，從歐米茄機心（見圖7）到浪琴近年開始更替的L888.2新機心都有開始采用（見圖8），甚至美度部分特殊表款的機心也采用此種防震器。這種防震器的外形猶如英文字母“T”所以也叫做“雙T防震器”，性能出眾，價格還算實惠。

作為制表大戶，歷峰集團一直也嘗試研發(fā)自產防震器。旗下鐘表品牌卡地亞于2008年推出雙“Y”字型防震器，裝配在卡地亞的部分頂級腕表中；萬寶龍和萬國表也推出過自產防震器，但曾使用在一些特殊表款中，近年無見其蹤。

在今天，日本西鐵城（CITIZEN）MIYOTA機心、精工天馬渡機心占據(jù)了低端機械鐘表的絕大部分市場。日本的精工和西鐵城也研發(fā)出各自品牌的防震

圖8：浪琴L888.2機心采用Nivachoc防震器

西鐵城（CITIZEN）Parashock防震器

日本西鐵城早在1956年4月就推出了一款名為Parashock的防震器（見圖9），它與一般防震器不同之處在于取消了防震器基座，以一個螺旋狀的彈簧片與鉆眼固定住，上方則是與托鉆固定在一起的彈簧片，所以兩個寶石都有與彈簧片固定，明顯與Incabloc防震器、Kif防震器有所不同。西鐵城為此還在日本國內舉辦手表高空拋下的試驗，在30米高空的直升機上，將手表朝鋪有軟墊的地面扔下，而搭載這款防震器的手表機心仍可以正常運作。

圖9：Parashock防震器

精工（SEIKO）Diashock防震器

就在同一年，日本另一家鐘表制造商精工表（SEIKO）也推出新款了一款名為Diashock的防震器，這款防震器與前述的兩款瑞士防震器較為接近，僅有彈簧片略有不同，外型像是特殊的三葉草造型（見圖10），與托鉆的接觸點也較多，成為精工的主要防震器。后來精工也在其它個別機心上采用過類似于長方形的彈簧片防震器（見圖11），但廠方還是以Diashock防震器作為名稱。

圖10：精工Grand Seiko 4580 VFA機心采用Diashock三角形防震器

防震器的結構

防震器是蓋在擺輪軸眼上的彈簧片，常見防震器有上下之分，通常會采用兩個彈簧片。而特殊表款會采用四個彈簧片。每個由防震座(Bloc)、鉆眼(Chaton)、防震碗(pierre a trou)、托鉆(contre pivot)、防震簧(ressort lyre)等五部分組成（見圖12）。

圖11：精工Presage SPB069腕表搭載的6R15機心采用Diashock長方形防震器

圖12：防震器結構圖

防震器工作原理

手表受到沖擊或震動力的方向，大致可分為三種：軸向的、徑向的、側向的。關鍵在于防震座和托鉆之間是斜面配合的角度(大約呈45度角)，它可以產生滑動位移。當防震碗沿防震座斜面移動時，防震彈簧被迫隆起變形，同時吸收了來自擺軸的沖擊能量。下一步，將是擺輪軸榫尖下端比粗的部位和防震基座孔的內沿相碰擊，擺輪軸這個部位直徑比粗，它能夠承受得住的。就是通過彈性的彈簧片，使得脆弱的軸尖在碰撞中上下左右都有了移動的空間不至于發(fā)生折斷和塑性的變形。防震器僅僅保護的是擺輪像頭發(fā)絲般的軸榫，來自所有方向的受力(包括軸向和徑向的沖擊力)基本上就是靠這樣來形成保護。

結束語

近些年，瑞士鐘表商追求個性化和獨立化，機心設計也越來越趨于復雜化。許多鐘表品牌開始更加注重機心的自產能力，機心結構和零件材質的發(fā)展已經達到了一個前所未有的高度。機械機心的復雜精密程度越高，使用場合越復雜，對防震的要求也越高。相信在不久的將來，會出現(xiàn)更加多種多樣的防震裝置，我們拭目以待。