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節能 機芯設計的最終追求

來源: 作者: 瀏覽:- 發布日期:2016-11-22 11:37:00 【

主發條盒的動能從未完完整整,一毫不差地傳送到擺輪游絲,這個過程中大量的動能在傳輸鏈上流失浪費,那么,如何才能避免這一現象的發生?

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當下,能量被看做是稀有資源,社會生態學和鐘制造都給予節能相同的重視。具體到鐘表制造,行業內部已經在制表材料和擒縱系統方面取得了不同形式的進步。然而,仍有一個致命缺陷必須得到正視:一些(some)寶貴的能量在從起點發條盒至終端擺輪游絲傳送的過程中白白浪費。這里的“some”事實上指的是“a substantial amount”(大量)。
流失在空氣中
最終計算得到流失動能的量十分令人吃驚,發條盒制造的近三分之二的能量白白化為烏有(go up in smoke)。這種現象的產生主要基于兩個原因:組件之間的摩擦以及和空氣的摩擦。卡地亞為此在2012年推出了ID Two概念腕表機芯被設定在真空條件下運作,這至少消除了組件在運作過程中與空前之間的摩擦。

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卡地亞推出的ID Two概念腕表
如果不去營造如此極端的條件,表殼中留存的空氣將始終是一個巨大的未知因素,最終受害的還是擺輪游絲。保持擺輪游絲裝置在兩個方向運動時的空氣體積和質量平衡十分關鍵,舉例來說,倘若擺輪的一側太過靠近表橋,將會導致空氣與擺輪游絲之間的摩擦力突然加劇,而后者恰恰需要足夠的空間自由呼吸。
近距離觀察發條盒
仔細排查整個傳動過程后,可以發現動能流失的關鍵點之一就在于發條盒本身,“大約15%至20%。”據Eterna副總裁Samir Merdanovic介紹。2007年至2009年間,Eterna對發條盒進行了更為細致的研究和研發,并最終推出Spherodrive﹣創新球型軸承發條盒系統。這種節能裝置被應用在Madison系列腕表搭載的3510機芯上,動力存儲長達8天。
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采用Spherodrive創新球型軸承發條盒系統的Eterna Madison腕表
齒輪系的問題
      在動能傳輸鏈上,另外一個能量流失的關鍵點是齒輪系,更確切地說,就是齒輪本身,或因制作材料或因制作造型。
      事實上,如果齒輪形狀事先經過充分考慮,那么再予以修改產生的作用微乎其微,但為將效率提升極致,每一個細節都至關重要。因此需要優先切削齒輪形狀確保彼此之間的接觸達到最小。
      同時,恰當選擇制作材料能夠減小摩擦,進而降低能耗。硅是眼下最風行的材料,但是也主要用于調節系統,純硅質的齒輪系還比較罕見,因而暫時高能效材料還要數黃銅以及鈹青銅合金。
      卡地亞是一個顯著的特例。“我們已經打造出硅質齒輪,事實證明這絕對切實可行,”品牌機芯研發總監Carole Forestier-Kasapi說道,“盡管如此,這依舊是一個非常棘手的問題,為提升它們的硬度,又在部件表面覆以金剛石涂層。所有的這些努力都為搭建了通往制表外來的堅實橋梁。”

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理查德米勒微調機芯組件涂層以提高動能效率
      “這是一個十分有趣的嘗試,但是目前還難以投入工廠量產,”理查德米勒機芯研發師Salvador Arbona指出,“話雖這么說,我們同樣對此進行了積極地嘗試,品牌所有的齒輪切面均經過鍍銠處理。”
      Christophe Claretz卻發出嚴厲的警告,將問題帶回最基礎的原點,“對于齒輪系而言,真正重要的是確保精準,這意味著拋光處理和間距計算至關重要。不管是現在,還是將來,齒輪系的容差十分嚴格,不允許粗略的估算,因為如今微小的精度偏差,隨著時間的推移會越來越嚴重,未來將產生一系列的復雜問題。”
擺輪游絲 能量黑洞
      最后,發現在傳輸鏈的終端,杠桿式擒縱系統的運作將浪費約35%的能量,這一數據非常具有說服力。業內專家把僅僅改良齒輪系、發條盒、增添潤滑油看作是外表的粉飾,這就等同于試圖填滿一只有漏洞的102
Christophe Claret Maestoso腕表載有棘爪擒縱裝置的機芯 
      從這個角度來看,真正的轉型必將是設計打造一款全新的、更高效的擺輪游絲。Carole Forestier-Kasapi正朝著這個方向而努力,同時也并沒有忽視優化杠桿式擒縱系統的潛在途徑,“已經在關注并致力于解決部件之間和部件與空氣的摩擦問題,目前仍有30%至35%的能量被擺輪游絲浪費掉,但是提升空間依舊存在。”Christophe Claret提出自己的觀點,“這涉及到的不僅僅是制作材料,恰當地調整擒縱系統才是問題關鍵所在。真正調試良好的擒縱裝置應當既能確保計時精準,又能避免無謂的能量浪費。




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