在螺旋狀游絲與圓形擺輪逐漸成為懷錶的必要配備之後,磨損率高的擺輪軸心是影響精準度與耐久性的重要因素。因此在1704年,英國人發明以紅寶石作為齒輪軸承的設計,立即獲得鐘錶業界的認可與採用,特別是用於承載重量最高與轉速最快的擺輪軸心。所以,即便是最平價的懷錶,至少也會在擺輪軸心上下加裝紅寶石軸承,以提供一定的耐用度。
由於懷錶都是放置於口袋之中,對於機芯有一定的保護程度,除非是掉落地面,否則擺輪軸心不易損壞。但是寶璣先生則在1790年,推出了Parachute Suspension,也就是降落傘式避震裝置。其主要的原理就是將寶石軸承座與擺輪夾板分離,並固定於一個具有C字造型的長型簧片;每當遭遇外力衝擊時,寶石軸承座在短時間會產生位移,並由簧片吸收衝擊的力量,同時被具有彈性簧片引導回原位,因此減低擺輪軸心損壞的機率。
這款革命性的設計,雖然未普及於其他懷錶,但是分離式的寶石軸承座與富有彈性的簧片結構,卻是未來所有避震器的主要雛形。由於在懷錶時代,造成擺輪軸心損害的機率的確不高,因此鮮少有懷錶採用避震器裝置;但隨著手錶時代的來臨,擺輪軸心開始要面對劇烈的撞擊力量。另外,由於手錶機芯的尺寸更為輕薄,擺輪軸心的直徑僅有0.05至0.1mm,只要遇到過大的外力撞擊,絕對會受到損害。
因此在1933年,瑞士的Universal Escapement公司推出Incabloc因加百祿避震器,這是目前最為常見的避震器;它延續降落傘式避震裝置的主要原理,以上方的簧片緩衝整個避震器基座的位移力量,進而保護擺輪軸心的完整,而這一個錐形的避震器基座,則是與降落傘式避震裝置的最大不同之處。
▲ Incabloc因加百祿避震器
目前產量最大的避震器,每年生產900萬個以上。在1952年時,累積總產量已經達到3700萬個;之後到了1981年,更是生產超過7億個以上。其簡單的結構設計,不僅維修組裝方便,同時能確保擺輪軸心不易受損。
避震器的主要結構
與寶璣先生所推出的降落傘式避震裝置相比,現代的避震器結構自然精密許多,我們接下來以因加百祿避震器來作說明。現在的避震器的寶石軸承,仍與傳統擺輪上的寶石軸承相同,是由穴石與蓋石組合而成,藉由接觸面積最小與潤滑油不易揮發的特性,成為擺輪軸心固定使用的軸承設計。而避震器則可將其中的每一個零件分解組合,在避震器的主體內,裝有避震器基座、穴石、蓋石以及上方的簧片,透過這些零件的組合,讓整個擺輪可以朝向任何一個方向微幅滑動,減低外力施加於軸心的破壞力。
而類似錐形外觀的避震器基座,放置蓋石與穴石兩顆紅寶石,再由上方的彈簧片壓蓋住;依靠與避震器主體內的摩擦以及彈簧片的緩衝,形成宛如車輛避震器的效果,減低擺輪軸心的受損機率(避震方式請參考下列圖示)。而根據國際標準ISO 1413的要求,必須通過一米的垂直掉落與3Kg重錘的側面撞擊測試,且能維持在每天正負60秒內的精確度,才具抗震功能;現今只要搭載因加百祿避震器的錶款,幾乎都可通過此項嚴格測試,足以證明其效果斐然。
▲ 避震器的主要結構
在圖片的最右邊,是一個完整的避震器。而圖片由右至左,分別是彈簧片、蓋石、穴石、避震器基座與避震器主體,最後連接到擺輪的軸心。
不同類型避震器的演進
在因加百祿避震器推出的同時,許多不同類型的避震器也紛紛推出,其中最常見的莫過於1944年推出的Kif避震器,這個由Kif Parechoc SA推出的避震器,常用於較高價的機芯產品。其中最重要的客戶就是勞力士集團,因為勞力士每年的產量都在60、70萬只之上,加上勞力士的機芯通常使用兩組避震器,也就是擺輪軸心與擒縱輪軸心各一組,因此一枚機芯會用到四個Kif避震器;而同集團的帝舵錶其機芯也都是採用Kif避震器,由此來推算,可知道其需求量也十分驚人。另外,F.P.機芯廠、積家、ZENITH……等,也都是Kif避震器的使用者。與因加百祿避震器相比,兩者的主要結構差異不大,僅能由最外層不同形狀的彈簧片來加以區別。
而上述兩款避震器至今仍是瑞士錶上最常見的款式,至於亞洲的製錶先驅,日本的SEIKO精工與CITIZEN星辰錶也都推出自己的專屬避震器。在1956年4月,星辰推出Parashock避震器,它與一般避震器不同之處在於,取消了避震器基座,以一個螺旋狀的彈簧片與穴石固定住,上方則是與蓋石固定在一起的彈簧片,所以兩個寶石都有與彈簧片固定,明顯與因加百祿避震器、Kif避震器有所不同。而當年星辰還在日本國內舉辦「投下實驗」的全國性宣傳,在30米高空的直升機上,將手錶朝鋪有軟墊的地面丟下,而機芯仍可以準確的運作;此後星辰錶更在全國進行近30場的實驗,在當時是極為轟動的新聞。
就在同一年,精工也推出新款的Diashock避震器,這款避震器與前述的兩款瑞士避震器較為接近,僅有彈簧片略有不同,外型像是特殊的三葉草造型,與蓋石的接觸點也較多,日後成為精工的主要避震器。但之後精工在7S26以及6R15系列機芯上所使用的避震器,其類似於長方形的彈簧片與先前三葉草式的彈簧片有所不同,但廠方皆通稱為Diashock避震器,這是比較特殊的地方。而日本另一錶廠ORIENT東方錶,因為與精工緊密的合作關係,因此生產的機械錶大多都採用Diashock避震器。
新款避震器的推出
石英錶革命之前,其實瑞士錶廠已經逐漸傾向採用Incabloc與Kif這兩款避震器,其原因不外乎是功能優異、產量大而品質穩定,許多同時期的避震器,因製造昂貴與維修不易,逐漸被大部分的錶廠所捨棄。爾後因避震器產品的成熟穩定與石英錶革命的影響之下,幾乎沒有新的避震器出現;許多瑞士錶廠在這段時間紛紛倒閉,進而影響到許多零件協力廠的生存。一直到1980年代末期,機械錶開始重新獲得人們的喜愛時,許多新設計才開始萌芽生長。
其中在1990年代末期,出現於ETA機芯上的Etashoc避震器,即是ETA機芯廠依照Novodiac避震器所重新改良的設計,這款用於ETA較低階機芯的避震器,同樣是具有三支點的彈簧片,不過簧片的彎曲程度與細緻明顯與Novodiac避震器不同;而筆者手邊有兩只採用此款避震器的Swatch 機械錶,使用的耐震效果仍屬優異。
但畢竟Etashoc避震器是屬於改良式的設計,在這段期間,市面上並無推出新款避震器;直到2005年,才由勞力士推出自行研發的新式Paraflex專利避震器。這個用於新款Prince手錶上的避震器,其最大的不同之處,就是採用覆蓋式的彈簧片,與以往彈簧片僅接觸蓋石邊緣的設計有所差異,加上類似於"0"的彈簧片外型,辨識度頗高;在勞力士官方的測試結果中,可以提高50%的抗碰撞能力,因此將會陸續裝配於旗下的機芯。
另外在2006年,Swatch集團的寶璣錶推出新一代的777Q自動上鍊機芯,內部使用新款的Nivachoc避震器;而在同年底,歐米茄發表的8500系列機芯,也是採用Nivachoc避震器,它的外型擁有特殊的雙T型彈簧片。而根據廠方的研究,它可以減少軸心的位移距離,同時減低朝下的衝擊力量;所以未來可能是Swatch集團中,高級機芯所使用的設計。在2008年,卡地亞推出新款9452 MC陀飛輪機芯,除了具有日內瓦印記之外,並採用新型的雙Y字型避震器,廠方目前未公布名稱與細節設計,但已知是目前最新款的避震器。