Jaeger-LeCoultre积家 - 制表业的圣杯

The watchmaking Holy Grail

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8月 2007

1825年,著名的制表大师 Roret Manuel就说过“在制表师使用的各种物质中,油占有著最为重要的位置。无论钟表零件制作时何等尽善尽美,其功能的重要性也次于各零件摩擦部位润滑油脂的继续存在。没有润滑油的保护,相互接触的零件很快就会受损,并最终遭到破坏而使手表停止工作。目前,显然还没有任何润滑物质可以永远保持其基本质量属性;一切都会随著时间而变质。因此一块手表正常运行的时间长度是受该润滑油所能维持良好性能的时间限制的。”

180多年后,情况仍是这样。过去被制表者强烈推荐的橄榄油,随著时间的推移,已经逐渐让位给更复杂的合成油脂。但是总体状况在一定程度上仍没有改变:手表运行一段时间后,无论多么高科技的润滑油,都会变质。而且,在极度严酷的寒冷中,润滑油会凝结而阻碍运动零件的正常工作; 而在极度高温下,润滑油会蒸发并溢出容器。制表师一直梦想达到某种境界,找到手表业的“圣杯”,即没有油而且根本不需要润滑的手表。但这种令人神往的“圣杯”至今仍只是一个梦想。

对“圣杯”的追寻
但是,这个梦从来没有被遗忘过。近年来,这一方向取得了一系列的进展。其中最值得注意并且应该提及的,是Jaeger-LeCoultre积家自20002年起对硅元素和陶瓷滚珠轴承的应用。不过, 这些改进仍然有限,因为在手表其它的运行零件中润滑油脂依然不可缺少。

但是,最近在无油手表方面出现了一个戏剧般的突破。Jaeger-LeCoultre积家在2007年SIHH日内瓦高级钟表展会上推出的Master Compressor Extreme LAB,就是制表业最终找到的“圣杯”。该品牌自豪地推出了第一款无需润滑的机芯。这是一个历史性的突破,一次真正的革命(这一次,这个词没有被滥用)。
去除所有的润滑剂只是一项成绩。为了获得一个决定性的优势,不仅要达到长时间的可靠性,还要实现更高的精度,这则是另一件事。积家公司的实验室因此在几个方面都同时下了功夫:为去除润滑需要而对材料和外表处理的研究;对新形状、特别是对调速机构的改造极大地改进了精度。研究者们也没有 忽略表壳, 让其功能性的设计也与技术性的进步相衬。这是一个国际性的项目,由专门为这一目标精心挑选的多个研究团队共同完成。

调速机置
让我们先来看看最终实现将所有润滑剂摈弃而采取的各个步骤,特别是在调速机置这一核心方面的努力。传统上,珠宝调速器通过在五个润滑点注油来实现润滑。在新的Calibre 998C机芯中,通过结合四种特殊材料:Easium™碳氮化物,黑色单晶体钻石,硅和二硫化钼来去除这几个点的润滑需要。

这种命名为Easium™的材料,以前主要应用于核工业,能够进入制表业领域是因为其极高的硬度和独特的摩擦学特性,其表面摩擦系数非常低。Easium™材料的应用是Master Compressor Extreme LAB表所采用的六大专利技术之一。该材料代替了传统采用的、需要润滑的红宝石。Easium™还可与另一种同样具有极低的摩擦系数的材料二硫化钼结合应用。二硫化钼用于摆轴金属支点的涂层,在Easium™轴承里转动,因此无需润滑剂。转动陀飞轮的旋转框架的两个轴承也是采用Easium™这种材料。

旁边的擒纵机构也发生了改变,传统上镶嵌的红宝石已被另一种材料单晶体黑钻石代替。由100%碳原子构成的这种人工合成钻石,是世界上硬度最高的材料,也具有很低的摩擦系数。因此,当钻石接触到擒纵轮的硅质齿时无需润滑剂。由于轮子变得更轻(因为这个轮子总在不断地停止起动,它将影响惯量因素,所以这一点很重要),而且外形被重新设计过,硅质的轮子与这种钻石结合从而能工作得更好。

齿轮及上弦系统
谈过调速机置后,让我们来看看齿轮组。在此我们也能见到有二硫化钼涂层的金属支点。但是,转动的齿轮保留了镶嵌著宝石,因为其圆周速度与调速结构相比较慢,宝石和二硫化钼的交互作用使整个系统在没有加入润滑油的条件下也能达到最佳的运行效果。

现在让我们转到上弦系统,从发条盒开始说起。传统上,发条盒中需要加入润滑脂,这有两个原因:首先,润滑脂有助于防止盘旋著发条相互摩擦造成的磨损;其次,让bride在发条鼓中顺利地滑动。

在Extreme LAB表中,能够消除各润滑点应该归功于石墨粉的采用。添加在发条盒里的这种材料粘附在发条的螺旋丝上,使其相互之间没有摩擦,移动顺滑。

同样由碳原子构成的石墨,是一种非常稳定的材料,其分子结构是一种层状结构的叠加。它的特性是,无论温度和湿度条件如何,能够长时间保持特性基本不变。由于整个机构已经披上了一种聚四氟乙烯与镍的合成物涂层,上弦系统和时间设定机构内部的润滑点也被去掉了。

振荡摆锤的最佳性能也通过采用(Jaeger-LeCoultre积家从2002年起就开始使用的)陶瓷滚珠轴承而得以实现。在采用新材料来制造振荡摆锤本身之后,摩擦力更进一步减少了。

几何形状的创新
除了新材料的应用,振荡摆锤的几何形状也进行了重新设计。全新的外形由两大元素组成:由碳纤维制成的网眼式支承部分,选择碳纤维是由于它同时具有足够的硬度和较轻的重量;而摆锤本身是用铂铱合金制成,这是目前存在的一种密度最大的无毒材料。通过这种组合,在保持相同速率的同时,这个部件的总密度降低了百分之十四,而重量减少了百分之二十八。这样的结构还提供了较好的抗震性和长时间运行的可靠性。这种创新型的振荡摆锤是Extreme LAB表的第二项专利技术。

让我们暂时回顾一下调速机置,对其几何特征做一个近距离的观察,因为这个部分从摆轮开始也被完全地重新改造过了。让我们感到吃惊的是,摆轮并不是传统的环形,而是由一个振荡臂上两端连接著的两个砝码组成。研发人员是如何产生了这样的创意?Jaeger-LeCoultre积家的研发团队通过对摆轮的整个表面积和其空气动力学性能之间存在著的联系深入仔细地研究,进而重塑了它的外形。摆轮的表面积越大,空气动力产生的摩擦力就越大,而保持游丝弹簧振荡所需的能量也就越大,这样的状况对精度而言有负面效果。通过对游丝外形的彻底改造,以及采用密度极大的铂铱合金制造摆轮本身,能够将空气动力的摩擦力减到最小,研发者得以成功地创造出惯量恒定、但只需要极小能量的摆轮。

振荡臂的形状,开槽以及砝码突出的末端都使质量/惯量的比例得以降低。虽然高惯量保证了调速机构非常稳定,对震动不敏感。但是它意味著更大的质量,这将导致更高的机械摩擦和为保持振荡付出更大的能量损耗,以及在垂直和水平方向上振幅的差别更大。Calibre 998C 机芯的新型摆轮成功地了减少总体质量而又没有改变原有的惯量。这一降低了的质量/惯量比率减少了在不同位置上振幅的差异,使制表师们得以实现对手表更精准的调校(调校螺丝也被定位在两个砝码中)。这种新型的摆轮是Jaeger-LeCoultre积家Extreme LAB系列的第三个专利技术。

同轴的摆轮游丝
Extreme LAB表的摆轮游丝也有助于这款手表精准度的优化。因为一种本质上与微创外科手术相当的技术,它的等时性被极大地改进。我们知道,摆轮游丝尽可能地以同心的方式摆动,以传统的方式来看,弹簧的外部末端曲线是变形了的。这就产生了所谓的菲利普斯末端曲线,但这一曲线仅仅集中在摆动方式轻微外偏的外螺旋上。为了在内螺旋上也产生相同的效应,使摆轮游丝能够以一种完全同心的方式摆 动,Jaeger-LeCoultre积家的制表师们发明了一种变形的方式,在一个接近销连接底座的特定点上,以一种“弯曲”的方式修正了弹簧的刚性。这种“弯曲”减小了不同位置的差异,改进了游丝的性能,同时在陀飞轮的内部能一直提供更好的平衡性。
陀飞轮的旋转框架也被重新设计并修改过。采用镁合金做材料后它变得很轻,仅有0.199克,比钛金属轻百分之二十。这也有助于减少由摩擦力带来的能量损失,并将惯量降低了百分之三十八。

高惯量的摆轮(11.5mg/cm2)和摆动频率为每小时28,800次的组合使得Extreme LAB表获得了超常的性能:机芯的误差为每天负一秒至正四秒(可以将其与COSC的标准(每天负两秒到正八秒)做一个比较。

外观上的改进
由于表壳容纳并保护这枚卓越的机芯的运行,所以必须对表壳的整体加以仔细研究和认真考虑之后再进行重新设计,以保证其美学价值与技术含量相得益彰。因此构成这只表壳的每一个零件都被仔细研究过,从机芯的安装系统开始就要保证机芯与表壳,包括表冠在内,没有任何金属性的接触。解决方案就是构成Extreme LAB表的第四项专利技术:包围在表冠四周的柔软的聚亚安酯密封圈。这一功能不仅提供防水密封,也是将机芯和上弦柄轴“悬浮”在表壳中,以保护二者免受外界冲击和振动。
无论是表壳采用的材料,还是其结构都证明了这只表壳本身非常的坚固耐用。一个具有足够硬度的碳纤维内壳安装在钛金属环内,在顶部由一个超轻型但高强度的碳氮化硅表圈加固。这种表壳结构就是Extreme LAB表的第五大专利。

第六大专利是表链的连接装置。表链与手腕的完美伏贴是通过一个独创的锯齿状系统实现。表链本身由几种材料分多层结合:真皮,底层的超强cordura帆布,最上层的Alcantara (Alcantara 是一种拥有毛皮色泽和手感的材料)。

Extreme LAB表对每个微小细节都精益求精,这同样表现在可以看到机芯关键部位的透明表盘部分。表盘的中心部件是由Ticalium®制成的固定支架,这种加入碳化钡微粒的铝合金,在不增加密度的同时,提高了机械结构的硬度和强度。最上面是一小块圆弧形的透明蓝宝石水晶表盘。中央固定支架的黑色,数字和小时标识的白色,陀飞轮固定支架的灰色,以及(第二时区,陀飞轮上跳动的日期指针,表冠,表带的缝线)各种点缀的红色,这些不同的颜色组合在一起,创造出Master Compressor Extreme LAB表光彩夺目而又功能优秀的设计,开创了手表制造的新时代。

创造未来
我们可以这样说: Jaeger-LeCoultre积家这位具有174年悠久历史的手表制造商,以自己独有的方式,创造了Extreme LAB表这颗丰硕的果实。这一成果反映出Jaeger-LeCoultre积家持续创新的精神、综合运用多种工艺的能力及精湛的专业技能。更重要的是,Extreme LAB表还是多种新技术的共同产物,这包括2004年推出的球形陀飞轮,2005年发明的水晶鸣钟弹簧,2006年的椭圆形isometer擒纵系统.这一款式还产生了一些新的职业:如手表制作分析员,电脑仿真专家及材料工程师。

这些新的经验与最传统的工艺融合在一起,使理论继续通过实践得以证实:产品研发过程中的仿真技术实现了每一个步骤的逐步确认;力矩、能量、摩擦力、空气动力学等所有参数的测量,材料磨损及老化的模拟,等等。
这些新的工艺,在一个特别的单位中组合在一起,为产品开发、实验室工作和原型制作的现有结构提供了补充,帮助Jaeger-LeCoultre积家去应对提高精度和可靠性等一系列21世纪的制表业必须面临的挑战。该品牌的管理层将此种精神总结为Steve Jobs的一句名言:“预言未来的最好方式是自己创造未来”。这个品牌的确如此, Extreme LAB表就是一个证明。

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