计时高精度是钟表发展几百年以来制表师们永无止境的追求目标。18世纪海上争霸,航海钟对精准度的苛求是的的钟表制造有了大步飞跃。这个时期的重要发明有极为精密的冲击式擒纵机构、被普遍使用的温度自动补偿螺钉摆轮以及,抗地心引力的陀飞轮装置等,其中陀飞轮最为盛名。自此,陀飞轮自1795年直径仍能经久不衰,便在于它的复杂性和人类手工制作精密机械的艺术性。
陀飞轮(Tourbillon)这个词在法文中代表着旋风,是由钟表大师宝玑先生(Abraham-Louis Breguet)于1795年构想绘制而成的结构,并于1801年6月26日取得专利,因此这天也变成了陀飞轮的生日。至于它为什么被认为是钟表史最伟大的发明之一,这得回溯到200多年前的时代背景来探讨。
宝玑陀飞轮结构
早在怀表时代,由于钟表受地心引力的影响,走时精度会出现较大的偏差。因为摆轮与游丝因受到地心引力的影响,在不同的位置,受到的重力作用不同,速度会产生变化,游丝的形状因重力拉扯而变形,会使游丝有效长度和摆轮摆动频率改变,影响到走时的精准性。例如,当怀表处于垂直位置时,机心一侧朝下,机心内的零部件受重力影响,会改变游丝的有效长度和摆轮的摆动频率,从而导致时间误差。陀飞轮的出现就是为了减少这种由于重力因素对钟表走时精度所产生的影响。
因此宝玑大师就想出了将摆轮、擒纵装置放在一个框架内,以一分钟的速率旋转一圈,让游丝不会仅受单一方向的力量影响,平衡不同方位所产生的走时误差,是相当聪明的概念。
陀飞轮表代表了机械表制造工艺中的最高水平,由于其独特的运行方式,已经把钟表的动感艺术美发挥到登峰造极的地步,历来被誉为"表中之王"。
积家大师系列球型陀飞轮3腕表
MB&F LM Thunderdome三轴陀飞轮
陀飞轮的创意在于,将钟表核心的擒纵机构放在一个框架内,使框架围绕轴心——也就是摆轮的轴心规律性地做360度周期性恒速旋转(业内公认的理想速度是一分钟一圈)。经典理念中的陀飞轮是一个装有摆轮与擒纵机构的旋转框架,摆轮通常位于中央位置;摆轮下方的第四轮被固定且与框架载台的轴杆同心,擒纵轮的小齿瓣则与第四轮互相咬合,绕着第四轮旋转,旋转的理想速度为一分钟一圈。
打个比方,这就好像是一个旋转木马,在木马上的每个位置都有机会处在最上方或者最下方。陀飞轮里的擒纵调速机构部件也是如此,在旋转过程中轮流处于不同的重力角度,这样一来,单一方向的重力对走时精度的影响就会被平均化,从而提高了钟表的走时准确性。
陀飞轮设计草图(图左)与陀飞轮专利权证书。
这项概念在1795年被绘制成设计图,但由于仍有许多技术需要克服,包含框架零件的制作,以及配重都要进行测试。经过了两轮实验,宝玑先生使用了282型机心以及169型机心制作成陀飞轮怀表,其中169型机心的陀飞轮怀表还在1809年赠送给另外一位制表大师约翰.亚诺(John Arnold)的儿子。陀飞轮的结构专利技术直到1801年6月26日这天才正式申请取得。
No.1252两分钟陀飞轮台钟
宝玑大师在世时推出了35款陀飞轮腕表,包含一分钟、四分钟与六分钟旋转一圈的陀飞轮。经典的一分钟陀飞轮怀表款式包含了No. 2567及No. 2522;另外像是将游丝设计成筒状,三维立体结构的No.1252两分钟陀飞轮桌钟,更能抵抗地心引力影响。即便陀飞轮在腕表时代的象征意义大于实质意义,然而它对于钟表史的发展与影响可是相当了不起!
早年间,由于陀飞轮的制作工艺复杂,生产难度大,产量相对稀少。在历史上,能够独立制作陀飞轮怀表的制表大师寥寥无几,陀飞轮表的数量也一直较为有限。这种稀缺性使得陀飞轮表成为了钟表收藏市场上的稀有品。