泰格豪雅「皮带轮品鉴」经典陀飞轮

2020-08-22 18:22泰格豪雅摩纳哥经典陀飞轮

泰格豪雅(TAG Heuer)自1860年由爱德华·豪雅(Edouard Heuer)在汝拉山谷创立以来,在高端制表领域取得了众多意义非凡的成就,其中尤以设计出众的计时码表及其极致精准的品质而享有盛誉。在瑞士高端制表的众多创新品牌中,泰格豪雅始终致力于运动手表并全力打造世界走时最精确的计时仪器和手表。

泰格豪雅在技术创新上最重要的成果是于2002年启动的摩纳哥(Monaco)V4项目——微型皮带轮传动系统。2004年在巴塞尔高级钟表展上,泰格豪雅首次展出摩纳哥V4概念手表。2007年在巴塞尔高级钟表展上,泰格豪雅展示摩纳哥V4样品。2009年豪雅发布了摩纳哥V4铂金限量版,见图2-26和图2-27。

泰格豪雅陀飞轮

图2-26 泰格豪雅摩纳哥V4铂金限量版正面图

泰格豪雅摩纳哥V4铂金限量版

图2-27 泰格豪雅摩纳哥V4铂金限量版背面图

皮带轮

皮带轮主要用于远距离传送动力的场合,采用锻造设计,材料是钢。皮带轮在机械领域被广泛应用, 如柴油机、农用车、拖拉机、摩托车、汽车、矿山机械、机械加工设备、纺织机械、包装机械等。

传动优点:

  • 缓和载荷冲击;

  • 运行平稳、低噪声、低振动;

  • 结构简单,调整方便;

  • 对于皮带轮的制造和安装精度相对于啮合传动没有那么严格;

  • 具有过载保护的功能;

  • 两轴中心距调节范围较大。传动缺点:

  • 有弹性滑动和打滑,传动效率较低,不能保持准确的传动比;

  • 传递同样大的圆周力时,轮廓尺寸和轴上压力比啮合传动大;

  • 皮带的寿命较短。

微型皮带轮

泰格豪雅将皮带轮引入手表中,属于首创。皮带轮在大型机械中使用得非常广泛,要想进入微型机械就必须制造出微型皮带轮。这是一个全新的概念,虽然制造思路基本一致,但是微缩到微米级别以后,制作的难度将会大大提升,工艺性也需要重新摸索。

也就是说,泰格豪雅的摩纳哥V4最核心的技术就是微型皮带轮如何做出来,做出来以后是否能够满足设计的要求在机芯中达到预期的目的。此外,还有一个必须要考虑的问题,机芯内部的传动系统主要组成部分是原动系、传动系和显示系,那么在不同的部分使用的皮带轮应该是有区别的,原因是其受到的压迫力以及精度需求是不一样的,这就需要具体问题具体分析了。

技术挑战

(1) 最大的挑战是弯曲力矩的需求

较厚的传动带必须拥有很高的弯曲力矩,这也是造成整个制表链停止的因素。较薄的传动带的弯曲力矩降低,非常容易断裂。

解决方案:使用具有良好的摩擦力以及抗老化性能的锦纶类PPA材质,这是一种非塑化的粘塑聚合物,具有无定形的特点和透明分子结构。

(2) 另一个挑战是传动带的批量生产

飞秒激光工艺适合制造原型,不适合批量生产。解决方案:采用高温微型注塑工艺。

技术类型

(1)原动系统皮带轮(如图2-28所示)

泰格豪雅摩纳哥V4原动系局部图

图2-28 泰格豪雅摩纳哥V4原动系局部图

在机芯中有两条此类皮带轮,尺寸为0.5毫米×0.15毫米,可以负载1300克,能够承受高扭矩。由于此类皮带轮需要承受大力矩,所以在其内部设置了锦纶注塑的塑胶线内核。

(1)传动系统皮带轮(如图2-29所示)

泰格豪雅摩纳哥V4传动系局部图

图2-29 泰格豪雅摩纳哥V4传动系局部图

在机芯中有三条此类皮带轮,尺寸为0.25毫米×0.07毫米,可以负载130克,精度要求非常高。如此设计的理由是:摆轮在摆动时的扭矩小于1微牛•米,任何细微的干扰都会对计时精度产生影响。这就要求皮带轮的厚度为0.07毫米时,误差必须小于5微米,并且皮带轮连接的传动轴之间的距离误差必须小于0.01毫米。

创新传动系统

摩纳哥V4采用微型皮带轮传动系统,可以分为三个主要部分:皮带轮原动系、皮带轮传动系和皮带轮显示系。这三个部分的传动轮系都是根据皮带轮的特性量身订制的。机械手表机芯工作原理图如图2-30所示。

机械手表机芯工作原理图

图2-30 机械手表机芯工作原理图

(1)皮带轮原动系

摩纳哥V4的原动系采用了两套原动皮带轮传动系统,分别位于表背面的左右两侧,52小时动能储备。每一套由三个齿轮组构成,并且每个齿轮组都设置了一个微型滚珠轴承(滚珠轴承规格:直径为2.2~4毫米,厚度为0.6~1毫米)。此原动系(如图2-31所示)有以下四个技术特征需要重点关注:

泰格豪雅摩纳哥V4皮带轮原动系

图2-31 泰格豪雅摩纳哥V4皮带轮原动系

①两套原动皮带轮传动系统被倾斜设置,角度为13°。

②每套原动皮带轮传动系统由一根原动系统皮带轮串联起来。

③在两套原动皮带轮传动系统中间设置了带有双支架导轨的直线型自动上链机构,摆陀由12克钨合金制成。

④每套原动皮带轮传动系统位于中间位置的齿轮由偏心钉控制,这样设置的目的是可以精确调整皮带轮串联整套轮系的松紧度,以便让整套轮系可以在最舒适的条件下运转。

(2)皮带轮传动轮系

摩纳哥V4的传动轮系起始位置是来自背面的原动系所连接的位于正12点位的动力输出轮。由于此轮直接受到原动系指挥,会有很大的输入力矩,所以也采用微型轴承来控制。然后,此轮将动力通过设置在右侧的轮系传递出去,直至由皮带轮所连接的主传动系。

主传动系(如图2-32所示)由动力输出轮、秒轮、过渡轮和擒纵轮,以及三根传动系皮带轮构成。位于3点位的动力输出轮得到了来自原动系的能量,直接传递给了位于4点位的秒轮;秒轮则是经过位于6点位的过渡轮与位于7点位的擒纵轮连接;被设定为摆频28800次/小时的摆轮游丝系统与擒纵机构作为调速系统与擒纵轮对接来控制秒轮的速度为每分钟旋转一周。

豪雅摩纳哥V4皮带轮主传动系

图2-32 豪雅摩纳哥V4皮带轮主传动系

(3)皮带轮显示系

摩纳哥V4的显示系在前文已经提到了,如图2-33所示,秒轮被设置在4点位显示小秒;而时分轮的管控则来自位于12点位的动力输入轮。按照机芯传动布局类型来说,该显示系应该属于直传式——由原动系的动力输出轮直接连接位于中心的时分显示轮系。由于位于12点位的动力输入轮受到了秒轮的速度控制,使得它可以再去控制时分轮显示时间。

豪雅摩纳哥V4皮带轮显示系

图2-33 豪雅摩纳哥V4皮带轮显示系

2014年巴塞尔高级钟表展上,豪雅推出摩纳哥V4十周年陀飞轮特别款(见图2-34)手表。此款手表的主要看点是被设置于9点位的陀飞轮。

这个陀飞轮在结构方面可以看出是个经典结构,与其他品牌的区别是采用了符合微型皮带轮传动要求的构造。陀飞轮被驱动的传动系(见图2-35)由两级微型皮带轮构成:直接与陀飞轮连接的动力输入轮与固定在陀飞轮的驱动轮尺寸一致,说明只是传输动力,而不是改变速度; 与动力输入轮连接的传动轮尺寸较小一些,它会接受来自机芯原动系的动力并通过微型皮带轮将动力输出,同时起到提高速度的目的。

豪雅摩纳哥V4陀飞轮

图2-34 豪雅摩纳哥V4陀飞轮

豪雅摩纳哥V4陀飞轮传动系

图2-35 豪雅摩纳哥V4陀飞轮传动系

技术品鉴

泰格豪雅摩纳哥V4陀飞轮概念表(见图2-36),是摩纳哥V4手表的继承者,使用微型皮带传动系统带动陀飞轮,该系统厚度仅为0.07毫米,粗度不超过一根头发丝。

该枚时计配备全自动线性上链系统,摆陀是由一个线性轨道组成,而不是传统的旋转系统;四个超细锯齿传送带创建了一个非常有效的减振系统;发条盒承载了旋转轴承。

豪雅摩纳哥V4陀飞轮概念表

图2-36 豪雅摩纳哥V4陀飞轮概念表

机芯技术特征

①表厂自制泰格豪雅摩纳哥V4陀飞轮自动上链机构。

②陀飞轮每分钟旋转一周,其内部摆轮游丝系统摆频为28800次/小时。

③机芯长31.5毫米,宽35毫米,总厚9.26毫米,共有46个宝石轴承,动力储存40小时。

④4条齿形传动带,最纤细的传动带只有0.07毫米,其中两条传动带采用内部钢结构强化线。

⑤两对由传动带串联的发条,以13°倾角平行安装。

⑥12点位设置微型滚珠轴承,上设动力收集装置。

⑦配有双齿、钨锭线性摆陀。

⑧共配置9颗微型滚珠轴承。外观技术特征

①9点位设置传动带驱动的经典陀飞轮。

②两个覆有精细磨砂黑色图层的V形精钢夹板,经手工抛光倒角处理。

③3个覆有黑色图层,经“日内瓦波纹”高级钟表师手工饰面处理的夹板。

④镀铑刻面时针和分针,带白色荧光时标。

⑤5点位设白色“TAG Heuer”标志,7点位置镌刻白色“V4”字样。

⑥表壳外径为41毫米,覆有黑色碳化钛镀膜的抛光钛金属。

⑦经双面防炫光处理的斜角蓝宝石水晶表镜,分为三个部分的蓝宝石水晶底盖。

⑧防水深度50米。

⑨手工缝制的黑色鳄鱼皮表带,带安全按钮和V4标志的黑色碳化钛镀膜钛金属(5级)折叠式表扣。

现代科技快速而有效率的发展,让多少年前只能停留在图纸上的创意,逐渐变成了现实。原先几乎都是以平面来显示的手表功能,如时间显示、日历等实用功能显示,以及更为高端的陀飞轮都被3D化。

数控CNC设备的不断进化,为高精密微型机械零件的生产创造了优越条件,让更多新时代的制表大师们有了相对于前辈们更为丰富的技术手 段,可以把自己的杰作从纸面设计变成实物。豪雅将在大型机械领域司空见惯的皮带轮引入到了微型机械手表中,可以说具有划时代的意义。

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