机械手表的基础机心

原标题：机械手表的基础机心
原创者：曹维峰

机械手表的机心很像人的大脑，通过它的运转可以驱动指针显示时间，并且可以将更多的功能显示出来，比如动力显示、日历周历等历法、月相等天文信息、世界时或者两地时。那么我将要为大家讲解的基础机心可以分为主传动链的四个部分—原动系、传动系、擒纵系、振动系，辅助传动链的两个部分--显示系、上条拨针系。基础机心的时间显示有两种形式--大三针-中心时分秒针（中心设置三根针）；小三针-中心时分针，偏中心秒针（中心设置两根针，偏中心设置一根针）。

附图-江诗丹顿小三针基础机心

附图-基础机心正视图与后视图

附图-基础机心工作原理图

主传动链-原动系  

为了使摆轮游丝系统不衰减地持续振动就必须定期地给补充能量，机械手表机心中的原动系就是为了完成这项任务而设置的。它通常是将上紧了发条所产生的弹性势能作为能源贮存起来，在手表正常运行中，发条又将弹性势能为机械能释放出来，从而带动轮系转动，并维持振动系统不衰减地振动，同时带动显示系以及附加机构的运动；

附图-原动系

主传动链-传动系  

机械手表的原动系被上满发条之后到释放完全会具有一定的延续走时时间，而在原动系和擒纵机构之间曾加一套传动轮系之后，可以延长一次上满条的持续工作时间。另外，传动轮系还会把代表振动系统振动次数的擒纵轮（擒纵机构的组成部分）转角按一定的值传给指针系的时轮、分轮和秒轮；

附图-传动系

传动类型

根据与原动系中条盒轮连接的二轮被设置于机芯的位置来划分为中心二轮式（二轮在机芯中心）和偏二轮式（二轮偏离机芯中心）两大类：

1.  中心二轮式的优势是机芯整体结构紧凑，设计与加工难度相对简单；劣势是机芯平面与轴向的空间利用率比较低；

附图-ETA6497中心二轮式传动

2.偏中心二轮式的优势正好弥补了前者的劣势，机心平面与轴向的空间利用率比较高，对于提高机心的整体性能提供了有利条件，劣势是设计与加工的难度比较高。

附图-ETA2892偏中心二轮式传动

中心二轮式和偏二轮式两个类型的传动形式具有各自的优势与劣势，前者的优势是机心整体结构紧凑，设计与加工难度相对简单；劣势是机心平面与轴向的空间利用率比较低；后者的优势正好弥补了前者的劣势，机芯平面与轴向的空间利用率比较高，对于提高机心的整体性能提供了有利条件，劣势是设计与加工的难度比较高。

主传动链-擒纵机构  

擒纵机构的作用是把轮系传递过来的能量定期地、有规律地补充给振动系统，以维持它作不衰减的振动。此外，它对振动系统的振动次数准确地加以计算，由擒纵轮通过秒轮等齿轮控制显示系，达到计量时间的目的；

附图-擒纵机构

主传动链-振动系

机械手表采用摆轮游丝作为振动系统，如果确定了摆轮游丝振动系统完成一次全振动所需要的时间（振动周期），并计算出振动次数，那么，振动这么多次所经历的时间就等于振动周期乘以振动次数，即：时间=振动周期×振动次数。

附图-振动系

辅助传动链-显示系

显示系是用来指示时间的，分轮通过跨轮来带动时轮，而分轮与时轮之间的传动比是一定的，即分轮转12圈后，时轮转过一圈，秒针、分针及时针分别安装在秒轴、分轮和时轮上，形成了时针每12小时转一圈，分针每小时转一圈，秒针每分钟转一圈。

时针为最短最粗的那根针，它是以每12小时旋转一周的速度工作；分针相比于时针要更长要更细一些，以每1小时旋转一周的速度工作；最细最长的当属于秒针，它以每1分钟旋转一周的速度工作，而且它是最显眼的一根针，也是最忙碌的一根表针。它所连接的地方是秒轮，也就是直接被机芯的心脏-调速系统来控制它的转动速度。因此秒是机械手表的计时基础，它的走时快慢将直接影响机械手表的精准度。

附图-显示系

辅助传动链-上条拨针系

上条系是给原动系输送能量的机构，分为手上链和自动上链两种，其中带有自动上链的机心也是同时可以手上链的只是其结构更加复杂。自动上链分为单向上链和双向上链两种，所谓的单双向指的是负责提供旋转力矩的自动锤组件在顺时针或逆时针方向中单方向可以驱动上链机构还是双方向；

拨针系是拨动指针用的机构，只是这里需要说明的是此机构的定义不是只有拨动时分针，而是还包括了拨动机芯所搭载的附加机构的显示部分，如日历和周历盘等。

附图-ETA2892上弦拨针系（包括了基板传动孔位置）

ETA2892基板

基础机心的基板所带有的各孔功能分门别类，它们对应了传动轮系之间的关联性以及整个机心轮系的布局特点：根据传动孔B在基板上的布局，我们可以初步判断出此机心的传动形式--

附图-主传动链示意图

1.B1孔以及大的凹槽直接对应B2孔，而B1孔所放置的是原动系的条盒轮1，它直接将能量传递给B2孔位置的偏中心位置的二轮2+3，以此我们可以知道此机芯是偏中心二轮式主传动链；

2.B3、B4、B5、B6和B7分别对应三轮4+5、四轮（秒轮）6+7、擒纵轮8+9、擒纵叉10和摆轮游丝系统11；

3.每个部位的齿轮都是通过轮片与齿轴固定为一体而形成的部件，再根据齿轮的顺序轮片与齿轴互相连接。如条盒轮与二齿轴、二轮片与三齿轴、三轮片与四齿轴、四轮片与擒纵齿轴；

4. 位于B5位置的擒纵轮片与位于B6位置的擒纵叉的两个叉瓦（进瓦与出瓦）相互配合在一起。此时擒纵叉的叉头将会与位于摆轮游丝系统的摆轴下方的双圆盘圆盘钉配合，至此一条完整的主传动链条就完成了；

附图-ETA2892传动轮系B孔位置

5.值得注意的是设置摆轮游丝系统的B7孔，此位置镶嵌了防震器组件，它起到了承载摆轮游丝系统中摆轴的防震责任。由于摆轴的轴尖直径大约仅有0.1毫米，相当于一根成人的头发一样粗细。由于摆轴承载了摆轮与游丝，并且摆轮具有一定的重量和惯量，如果没有一定的保护措施，一旦手表受到外在的剧烈震动，摆轮轴尖必然会被震断或震歪，这将直接导致手表不能正常计时或者更严重的是停表，基于上述原因设置防震装置是必须的。

宝石轴承

传动B孔一般都会镶有“红宝石”作为轴承来使用。它的学名叫做刚玉，主要成分是三氧化二铝，硬度仅次于钻石。根据“红宝石”与钢的摩擦系数值，我们可以得到的信息是它们之间摩擦阻力很小，这样对于主传动轮系的传动轴来说可以将来自原动系的能量最少程度的消耗，从而最大程度的将能量传递给擒纵机构与摆轮游丝系统。

此外，由于刚玉的高硬度可以在长时间高速度摩擦中保持不磨损，这对于机心乃至整只手表来说寿命可以被延长很多，所以说一般来说宝石越多，手表就越耐用，可以使用的时间就会更长。

附图-宝石轴承

防震器

防震器组件的结构--由防震器座，防震器下托钻，上盖眼钻和防震器弹簧组成完整的组件。防震器的工作原理如下—

1.  把手表受到的剧烈冲击和震动给吸收掉，这个主要靠防震器托钻与防震器座以及防震弹簧的相互配合，而关键在于防震器座和防震器托钻之间是锥面配合的（大约呈45度角），它可以产生滑动位移，防震器托钻也俗称“防震碗”；

2.  当防震碗沿防震器座斜面移动时，防震弹簧被迫隆起变形，同时吸收了来自摆轴的冲击能量，并且摆轮轴榫尖下端比粗的部位和防震基座孔的内沿相碰击，摆轮轴这个部位直径比粗，它是可以能够承受得住的，而防震器保护的是摆轮那个像发丝般细的轴尖最大程度的免受来自轴向、径向和侧向使其折断的冲击力。

附图-防震器

夹板板路

对于基础机心在背面的夹板板路布局也是很有讲究的，比如Lepine与Savonette两个以人名命名的机芯板路起始于怀表：

1.Lepine板路布局的主要特征是机芯把头、小秒针与机芯中心三点成一条直线，也就是我们常说的9点位小秒针；

2.Savonette板路布局的主要特征是机芯把头、小秒针与机芯中心三点成90度直角，也就是我们常说的6点位小秒针。

如今最秉承这两个经典板路布局的是来自于ETA6497与ETA6498两款机芯。

板路布局的定位主要是来自于机芯设计初期的定位，所谓的定位就是先前所说到的那七个部分是以什么方式来布局的，这将直接决定夹板的板路。由于这两款机芯的初始定位是怀表机芯，所以整体的尺寸都比较大，机芯最大直径达到了37.2mm。此外这两款机芯的功能也是比较单一属于基础机心。基于这个设计思路的机心采用中心二轮式更适合。

附图-ETA6497（Lepine板路）与ETA6498（Savonette板路）

我们了解了机械表基础机心的整体组成格局，同时结合原理图认识了其中六个组成部分的每一个部分的存在的意义。以经典的ETA2892基础机心作为代表，结合传动结构示意图与实物图来解释每个组成部分。把基础机心搞清楚，弄明白是认知机械表的最重要的第一步。

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