“真秒”腕表背后神秘的源动力

[修表在线表文化]在之前的文章中，我们已经对于跳秒的概念做了多方面详尽的描述，本次，我们所要呈现的，是跳秒最为神秘，也是最为重要的部分——跳秒的内在源动力。我们试图通过尽可能细致的内容，来揭示机械机芯是如何通过结构间的相互配合实现跳秒的。

尽管跳秒的外在表现形式是如此的相同，均体现为一秒一跳，但是在实现方式上，不同的品牌和腕表却是天差地别。在这里，我们将不同的机制按照特定的规律进行归类，并在每个类别中为大家详细解读，便于大家快速理解跳秒这个复杂的结构。（注：类别名称和部分结构名称，为避免晦涩难懂，均作了简易化的命名）

相信很多表友都听说过“恒定动力”这个词，往往带有“恒定动力”结构的，就代表了高级复杂。“恒定动力”的实现也有多种方式，而最为常见的，就是“游丝牵掣”，也就是说把能量储存在一根额外的游丝中，等达到设定的量时，再释放，这就容易实现每次擒纵系统接收或者释放的能量是恒定的。恒定动力跳秒，其实就是在擒纵系统分配完能量之后，单独用一根游丝将这些能量储存起来，然后一起释放给轮系，这样就实现了跳秒。简单来说，所有跳秒腕表，如果跳秒机制中存在游丝，那么都可以认为是恒定动力原理。

Chezard应该是最早将跳秒机制在腕表机芯中实现的机芯厂，可惜的是该厂于上世纪60年代就已经关闭，但它最重要的两代跳秒机芯（115/116/117、7400/7402），却深深影响着这项功能在之后一段时间的发展。Chezard 115和Chezard 116为同机制跳秒机芯，曾被大量的品牌所使用，包括Doxa、Werba、Moser、Candino等。

在Chezard 116的跳秒机制中，最为核心的就是图中标示的1/2/3/4这四个结构。这里面有几个特殊的结构，一个是擒纵轮行星轮1，这个行星轮是固定在底部的擒纵轮上的，另一个是桨形轮2，它有六片“桨”，每一片“桨”下方都有一根销钉。此外，恒定动力游丝4内侧末梢连接着中心轴，这根中心轴就是底部秒轮的轴，也就是说恒定动力游丝4的一端连接着秒轮，另一端使用和发条连接发条盒壁一样的方式连接着独立秒轮3。桨形轮2的底部中心轴齿啮合着独立秒轮3。

在机芯正常运转过程中，发条能量通过轮系直接输出给独立秒轮3下方的秒轮，该秒轮和擒纵轮直接相连，给擒纵摆轮游丝系统提供能量。当秒轮逆时针转动时，配合游丝摆轮系统的能量分割，驱使擒纵轮顺时针转动，因而擒纵轮上方的行星轮便会顺时针匀速转动，此时依靠销钉，行星轮的齿就会卡住一格桨形轮的桨片使其缓慢移动。而由于桨形轮并不能快速转动，因而独立秒轮3也就相对固定了，但秒轮却一直在转动，所以恒定动力游丝4便会不断积蓄能量。

当行星轮1走过一定角度之后，销钉就会脱离行星轮的控制，此时桨形轮、独立秒轮都得到瞬间的自由，恒定动力游丝4迅速释放能量，使得独立秒轮3快速转动，桨形轮同时迅速转动，当转过一格的空隙后，下一片“桨”的销钉就会再次被行星轮卡住，这样就实现了一格的瞬跳。之后独立秒轮3便会将这一格弧度的能量通过过轮传递给秒针轮5，实现指针跳动一格。所以这里的关键，只需要控制桨形轮转动一格是1秒，也就是说擒纵轮上的行星轮转过一格是1秒，那么通过擒纵轮的半径及齿数和行星轮的半径及齿数比例控制得当，即可。

地球物理天文台系列腕表，是积家今年的重点产品，之前就已经有，但今年增加了“真秒”和世界时功能，颇受关注。为此，积家特别研发了770跳秒机芯，这款机芯目前为止并没有详细的机制解说，唯一能看到的，就是它的专利摆轮和略带神秘的独立跳秒结构。

但是根据现有的机制图，它的两个核心结构1和2与Chezard 115的机制十分相似，但却不尽相同。770机芯结构2的位置更靠近表盘中心，它是独立于秒轮的跳秒结构。同时使用了一根杆簧代替了桨形轮，从而达到跳秒的目的。这套机制的秒轮很特别，它中心轴的上下两侧都有齿轮，连接着两套走时轮系，一组用以正常走时，一组用来跳秒，发条同时给两组轮系提供能量。

这是恒定动力跳秒机构目前最为有趣的一种，已经相当复杂，不过比起万国的恒定动力陀飞轮跳秒机制还是要逊色一些。这个恒定动力跳秒系统，灵感源自于F.P.Journe著名的Souverain陀飞轮，Souverain陀飞轮本身便是恒定动力系统，而独立制表师Andreas Strehler从中汲取了诸多元素，创造了一个类似于陀飞轮的恒定动力跳秒机制。那么，这个机制是如何实现跳秒的呢？

这个结构外观上看还是很容易和陀飞轮混淆的，因为Andreas Strehler为了好看，很“无耻”的取消了秒针，还把里头指示秒的结构做成了星轮，再加上宝石销，很容易以为这个是擒纵轮，再加上里头还有一圈带末端曲线的游丝。

这是它整体的跳秒结构，从刚开始的表款布局可以看到，这个结构就是摆轮游丝系统的“隔壁老王”，中间直接就是擒纵轮。先介绍下名称：1指的是游丝，下端和秒轮4直接相连，上端和指示器2相连，指示器2中蓝色部分为框架，和游丝桩通过两个螺丝固定；3是固定的宝石销杆，一端连着一颗红宝石，一端固定在秒轮4的轴上。

首先，当秒轮4接收到发条传递过来的能量并顺时针转动时，与之同步的游丝1开始积蓄能量，宝石销杆3此时跟随着秒轮4一同转动，由于宝石销杆3的末端红宝石销尚未脱离行星轮，因此指示器2并未能转动。

其次，随着秒轮4的转动，宝石销杆3也在转动，游丝1在不断积蓄能量，直到3末端的红宝石销脱离行星轮时，此时指示器2获得了自由，由于游丝1的下端相对固定，游丝的能量只能通过上端连接的自由指示器2来释放，此时指示器2瞬时转动。行星轮沿着秒盘框架上的齿轮快速转动，行星轮的下一个齿转动一格，刚好又被红宝石销卡住。

这样就完成了一个周期，之后周而复始。由于其间游丝积蓄的能量较大，因而当指示器2跳动以及行星轮转动时，很难看清它的细微动作。

在这个系统中，发条传递给秒轮的能量，一部分传递给了擒纵轮以补偿摆轮摆动过程中能量的损失，一部分被储存在了跳秒游丝中，以备指示器“跳动”使用，因而实际上两者共用的是一组能量。由于能量消耗巨大，因此机芯配备了两个发条盒。这种结构劣势其实比较明显，因为能量共用，容易导致控制精准走时的擒纵系统能量不均，跳秒结构容易影响到摆轮游丝系统的精度，而且过程中损失的能量也较多。

和之前介绍的这种模式不同，擒纵制动跳秒结构，是通过机芯内部擒纵制动的方法实现跳秒，这里也有一些不同的机制，其中最著名的当属独立擒纵跳秒机制。独立擒纵跳秒指的是跳秒的机制独立于原先的走时系统，非常重要的衡量标志，就是能量传输是相互独立，意味着跳秒机制不会影响到正常的走时精度，不会分薄走时发条的能量。这里最典型的代表就是Grönefeld的One Herz腕表。

Grönefeld最早推出One Herz腕表应该是在2010年，当时名叫One Herz 1912，自此开启了Grönefeld品牌的跳秒时代，并且设立了首个专门以跳秒为特色的大系列——One Herz。而在诸多跳秒腕表中，之所以这样一个极为小众的品牌，能够凭借One Herz名声大噪，不是因为它设立了单独的系列，而是它的结构堪称跳秒机制中的典范。

从结构图中，我们很容易就可以发现，其中它是由两条能量传输链的，其中以制动叉4为分界点。即便少了6-5-4这条能量链，正常走时依然可以依靠7-2-1继续下去，也就是说，在这款机芯中，跳秒是额外附加的功能，甚至可以单独摘掉。这就是它如此被看好的最大特点，当然，这个结构并不是品牌首创，其实它衍生自17世纪的Anchor擒纵系统（即钟里面的锚式擒纵），而独立的能量链设想在怀表时期也已经有先例。

那么这个结构，又是如何实现跳秒的呢？其实原理很简单，最核心的组件就是2和3，当1分割完能量后，秒轮2开始按照擒纵轮1的频率转动，而秒轮轴轮3和秒轮2是完全同步的，因而秒轮轴轮3也在规律性转动，而正是秒轮2和秒轮轴轮3齿数之间的比例控制，正好使得秒轮3转过一格是1秒。机芯频率为21600vph，频率为3hz，秒轮2/秒轮轴轮3约为3/1。那么接下来就简单了，通过4叉瓦的跳秒擒纵叉4将此频率直接传递给独立秒轮5就行了。随后，跳秒轮5就会每秒钟跳动一格。

劳力士于1954年发布Ture-Beat以来，虽然并未获得多么瞩目的成绩，但是由于产量稀少，又是劳力士有记录的唯一一个跳秒款型，所以如今在拍卖会上也很有人气。

劳力士的Cal.1040机芯，同样为独立擒纵跳秒结构，但简陋了不少，它没有独立的能量供应链，只是简单的在原先的秒针轮上进行了改装，增加了一个用于控制秒针跳着走的擒纵器。如果所示，秒针轮1的上面增加了一个轮2，轮2通过杠簧3和凸销4来带动。凸销4固定在轮1上，并且凸销和轮2的镂空圆形空间有一定的活动空间。

具体是，当轮1逆时针转动时，由于擒纵叉5的牵制，轮2无法移动，所以杠簧3就会随着凸销4的移动而弯曲形成弹性势能。当凸销4从上端移动到圆形孔下端时，通过内部机制使擒纵叉5放开牵制，轮2得以往前推进，而精确的控制使得擒纵叉5快速的复位，再次牵制住轮2，实现轮2的瞬跳和瞬停。轮2直接连接秒针，就实现了跳秒。但这种情况缺点颇为明显，以至于损坏之后几乎就算报废，难以修复，所以劳力士后期便停止了这款机芯的生产。

在如今最为常见的跳秒机制中，除了上面提到过的恒定动力跳秒机制之外，便是棘爪式跳秒，这也是著名的顶级小众品牌Arnold & Son亚诺表常用的结构之一。在文章开头，我们讲过Chezard有两代最重要的跳秒机芯，一个是Chezard 115/116，一个是Chezard 7400/7402，其中后者就是棘爪式跳秒结构，而且也是目前跳秒机制中用的最多的结构，沛纳海唯一跳秒腕表PAM 080采用的就是以Chezard 7400（7402为其带日历版）为原型的跳秒机芯。

继Chezard 115系列跳秒机芯之后，Chezard机芯厂之后再次研发了一款与115系列完全不同的跳秒机制——7400系列。更为重要的是，7400机芯相比115机芯结构要简单的多，而且效果同样出色，因此在推出之后，便被很多品牌采用，之后的风头更是盖过了115系列机芯。这套机芯故障率低，成本也低，实际上只是在115机芯的基板上把关键的跳秒结构换了，底部的主传动轮系并未发生明显变化。

2001年，沛纳海曾发布过一款18K白金腕表，编号PAM 080，表壳尺寸42毫米，内部搭载Chezard 7400手动上链机芯，限量160只，这好像也是沛纳海唯一一款跳秒腕表。

Chezard 7400机芯的跳秒机制，相比较Chezard 115要简单一些，它实际上就一个核心结构，那就是中间的棘爪。这个棘爪有一根一体式的杆簧，杆簧末端通过螺钉固定在机芯夹板上。上图机芯中，机芯表面有两个大小一致的齿轮，中间就夹着这个带有一个小齿轮的棘爪，棘爪直接锁住右边的秒轮，左边的秒轮则在匀速的转动，由于两个齿轮中间的小齿轮和棘爪相连，是可移动的，这就会迫使小齿轮上移，棘爪也会上移，直到移动一个角度之后，棘爪最终脱离右边秒轮，致使秒轮迅速转动，也就是在棘爪脱离之时，由于棘爪杆簧的作用，将棘爪推回原位，再次锁住右边秒轮。

这个过程其实并不复杂，但也有它的难点，那就是如何精确控制棘爪放开的时间间隔是1秒，这就涉及到复杂的角度、力度计算。这项结构优势在于成本低，易维修，效果好，但缺点也很明显，棘爪和齿轮的摩擦非常频繁，造成能量损耗较多，而且棘爪和齿轮都容易磨损，还会产生金属屑。

Arnold & Son 亚诺表是一个非常小众的制表品牌，但由于它创意非凡，在高级制表邻域也颇受欢迎。亚诺表对于跳秒似乎有着偏执的追求，除了高级复杂功能和艺术性表款之外，估计跳秒腕表是品牌下最为丰富的产品了，仅仅是不同的款式就接近十款，更别提还有两套跳秒珐琅套表。

DSTB是其中比较有意思的一个款型，2014年为了纪念品牌诞生250周年出过一款，今年换了材质又出了一只。按照它的字面意思，应该翻译为“偏心真秒”，它的魅力在于它将Chezard 7400的棘爪式跳秒结构放到了盘面（这一点和格拉苏蒂的盘面双鹅颈微调有异曲同工之趣），然后稍加改进，增加装饰，使它变得很是扑朔迷离。

熟悉了Chezard 7400/7402型机芯的运作规律之后，亚诺的这款DSTB腕表的机制也就非常好理解了。实质上最大的不同，也仅仅在于制动簧。在Chezard 7400机芯中，制动簧和滑轮是一体的，而这里是分开的；Chezard 7400的制动簧是直的，而DSTB的制动簧是弯曲的，张力方向也是相反的。

在运转过程中，秒轮1顺时针匀速转动，由于制动棘爪2的作用，跳轮4固定不动，使得滑轮5逆时针转动，并被迫向下移动，使得制动簧3反向弯曲，形成回弹的张力。当制动叉向6点钟方向移动一段距离后，宝石棘爪脱离跳轮4，跳轮4受到发条的大扭矩后瞬时转动，而制动簧3也在同时将制动棘爪2推回原位，再次卡住跳轮4。锚形杆7在整个过程中，只起到平衡和装饰作用，实质用处并不大。需要注意的是，制动杆6固定在制动棘爪2的下方，制动簧则压在制动杆6上，并且制动簧3本身并不是直的，而是向内侧弯曲的，所以当制动叉移动时，制动簧会有向内侧回推的弹力。

在所有的跳秒机制中，有一种应该是里面最为复杂的，那就是恒定动力陀飞轮跳秒机制，目前这样的结构并不多见，只有少数怀表和极少数腕表有。其中，2013年，万国表推出的工程师恒定动力陀飞轮腕表（这一结构万国表于2011年时在葡萄牙系列中已有推出），就是非常典型的恒定动力陀飞轮跳秒机制。实际上，虽然同样为恒定动力结构，但笔者还是将之单独于开篇所提的游丝牵掣型恒定动力结构，因为它更复杂，而且它并不是依靠额外的游丝来实现的。

然而，它和Grönefeld One Herz不同的是，万国表的这套系统并没有独立开来，而是聚合在了陀飞轮之中，所以最终连接陀飞轮框架的并不是传统结构中的擒纵轮，而是制动齿轮。所以尽管擒纵轮是连续转动而非跳动的，但陀飞轮框架却是跳着转的，这就是万国表恒定动力陀飞轮跳秒机制的实现原理。

总结：跳秒机制至今已几近250年，从简单到复杂，结构万千，难以全部论述，这也正体现着机械科学的无限可能。是啊，机械科学的无限可能，它除了是跳秒机制的源动力，难道不也正是整个机械制表行业的源动力吗？ （图/文 修表在线 吴一冰）

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