勞麗仕推出的擒縱系統Chronergy，本質上是一個實作最佳機械效能的機械生態系，cal.3255機芯在2015年首次亮相的日誌Day Date 40中名列前茅。
8年過去了，勞麗仕幾乎升級了其整個系列，配備了最新一代Chronergy cal.32XX系列，包括其最實惠的產品。Datejust（cal.3235）和Oyster Perpetual（cal.3230）以及入門級運動手表中都有計時機芯，如2020年的Submariner ref.124060（cal.2330）。
Chronergy由14項專利組成，涵蓋了從動力到調節器的運動的各個方面，但一個基本要素是其擒縱機構。而時間能量擒縱裝置實際上繼續了一段被遺忘已久的旅程，它始於大約50年前的世界另一端。
300年的歷史依然完好無失真
1750年代中期，湯瑪斯•穆奇(Thomas Mudge, 1715-1794)發明了槓動式擒縱機構。槓動式擒縱機構在被小型化用於手表後，可以說是對無拍擒縱機構的必要改進。喬治·格雷厄姆(George Graham, 1673-1751)設想的擺鐘錨擒縱機構是對擺鐘錨擒縱機構的改進，但它不適合精密的手表比例。
在槓動式擒縱機構中，透過杠桿向天平提供脈沖，杠桿又由與杠桿的托盤寶石接觸的擒縱輪齒的力推動。槓動式擒縱機構是一種分離式擒縱裝置，這意味著在能量透過脈沖寶石傳遞後，擒縱輪釘選而不受平衡的影響，使平衡在其所有輔助行程中都是自由的。
槓動式擒縱機構的直線布局一直延續到今天——平衡輪、杠桿和擒縱輪呈直線布局。實際上已有幾個世紀的歷史，可追溯到1786年，其結構可歸因於Jean Moïse Pouzait（1743-1793）的設計。
形狀像高爾夫球桿腳，我們現在所知道的逃生輪齒似乎在大約1860年浮出水面，很快就變成了事實上的幾何形狀。隨後，制造商偏離當時行業聖經中規定的幾何圖形實際上是褻瀆神明的行為，如克勞迪烏斯·桑尼爾的【現代鐘表理論與實踐論】（1887年）或利奧波德·笛福的【鐘表藝術】（1950年）。
傳統勞麗仕擒縱機構，寬托盤，細「球桿腳」齒
槓動式擒縱機構已被證明是堅固、可靠的，並且易於大規模制造，因此它成為腕表和懷表的主要擒縱機構。然而，槓動式擒縱機構遠非完美，尤其是在托盤摩擦變化的影響下，幾個世紀以來，人們嘗試了許多改進或新穎的擒縱機構。
在過去的幾十年裏，人們一直在試驗新材料，如類金剛石塗層和碳化矽，以減輕摩擦隨時間的變化，但基本上沒有什麽進展，特別是在最佳化擒縱機構零件的幾何形狀方面。喬治·丹尼爾斯（1926-2011）發明的著名的同軸擒縱機構是唯一實作批次生產的新型擒縱機構。然而，它只由歐米茄大規模生產。
雖然新型擒縱機構設計的多樣性是受歡迎的發展，但至關重要的是重新審視基礎，特別是因為技術已經成為技術發展的真正助力。現代機械動力學建模、電腦驅動的分析技術和高幀率攝影使我們能夠進行以前不可能的洞察和最佳化。
擒縱機構開發的目的也從Graham和Pouzait時代演變而來。現在，歐米茄（Omega）等品牌在工業規模上的平均日變速率一直保持在5秒以內，勞麗仕（Rolex）的變速率略高，擒縱機構的開發與其說是計時，不如說是擴大動力儲備。
我們討論了機芯設計中的權衡，表明在固定能量的情況下，平衡功率和功率儲備的變化是相反的。延長執行時間的簡單解決方案是減少平衡輪的動力，但代價是可能會影響計時能力。另一種選擇是從擒縱機構開始提高能量傳輸的效率。
調整幾何圖形的第一步
也許只有在20世紀60年代中後期備受爭議的天文台試驗期間，設計師才開始質疑和調整槓動式擒縱機構的幾何形狀。隨著拍頻開始上升以追求更大的平衡輪慣性，人們發現擒縱機構中的能量傳輸效率下降。
具體地說，人們發現，當運動超過廣泛接受的擺輪頻率標準，即18000-21600次每小時（bph），並增加到通常所說的「高拍」，即28800-36000次每小時時，傳統球桿齒擒縱輪的傳動效率從約40%下降到30%。結果是平衡輪振幅減小，這對穩定計時來說是一個不理想的結果。
提出了幾種解決方案：要麽增加主發條扭矩以保持振幅，要麽接受較低的振幅，要麽減少平衡慣性。
出於自身原因，這些都不可取。更高的主發條力會增加行進列車的磨損，而振幅損失會增加位置計時誤差。另一方面，在主發條尺寸固定的情況下，降低平衡慣性以獲得良好的振幅，同時具有效率較低的電源將意味著平衡功率和功率儲備的減少。
特別是基於更高頻率和摩擦效應的理想幾何形狀，是由一位當時是行業局外人甚至暴發戶的鐘表制造商的工程師進行的。正是日本精工的營運公司之一，Suwa Seikosha的Kenji Abe於1971年獲得了美國專利US3628327A的「棒齒桿式擒縱機構」。
挑戰既定的幾何形狀
20世紀60年代末的某個時候，該專利於1970年申請，Abe對擒縱輪齒和托盤之間的接觸幾何結構進行了第一原理靜態分析，考慮了摩擦對所產生力矩平衡的影響。
在解釋槓動式擒縱機構的操作時，一個經常被忽略的事實是，在托盤解鎖後，有兩種不同型別的脈沖。第一個動作（脈沖A）是逃生齒的釘選喙推壓托盤的脈沖面並沿著該脈沖面推壓。
Abe對脈沖A的分析，其中逃逸齒脈沖喙（紅色）推動托盤的脈沖平面（綠色）
這種型別的交互作用持續到釘選喙到達托盤的末端（脈沖喙）。然後，逃逸齒的脈沖平面推壓托盤的脈沖喙（脈沖B）。
Abe對沖量B的分析，其中脫齒沖量平面(紅色)推動托盤的沖量喙(綠色)。
Abe檢查了兩種型別的脈沖以及進出托盤的情況。他發現，力矩的積分（或總和）乘以它們在接觸兩側移動的角度的比率是關鍵。
他進一步發現，這是Abe最顯著的發現——當擒縱輪齒的表面長度等於或高達托盤長度的兩倍時，將獲得最高的傳動效率。這與逃生輪齒在托盤長度的一半到五分之四之間的更典型比例相比。這表明，牙齒上比平時長的球桿腳和比平時短的托盤帶來了好處，這與德弗塞茲的鐘表學證明完全相反。
安倍在幾何方面的發現似乎從未出現在精工的系列機芯中，同時也被發現得太晚了，無法用於天文台計時表的測試，1968年日本手表橫掃市場後，這些測試全部取消。也許這只是石英技術的出現，這意味著投入資源追求更精確的機械擒縱裝置在商業上毫無意義。
有趣的是，盡管機械表的復興和最近對精度的追求，現代Grand Seiko Hi-Beat機芯避開了Abe的方法，而是依賴於傳統的擒擒機構幾何形狀，盡管具有低慣性特征，即骨架化的擒擒輪和杠桿，由稱為MEMS的光刻技術生產。
透過MEMS生產的鎳磷擒縱機構，托盤杠桿(左)和擒縱輪(右)，在大精工Grand Seiko Hi-Beat機芯中發現，由骨架化的部件組成，以盡量減少慣性，同時在擒縱輪齒中也有凹槽以保留潤滑劑。它們在幾何形狀上是傳統的，具有短而薄的齒和長而寬的托盤。影像：大精工
擒縱和更多
他的發現似乎被遺忘了，毫無疑問，Abe開始了他的研究，作為精工追求在精密機械計時方面擊敗瑞士的一部份。具有諷刺意味的是，安倍的方法最近似乎被瑞士人重新發現，重新出現在拉斐爾·塞圖爾-巴倫和勞麗仕的亞歷山大·丘夫的作品中。
二人發明的擒縱裝置已經作為Chronergy的一部份推向市場。cettur - baron和Chiuve參照了Abe的工作，用現代技術制造的擒縱元件進行了實驗，重新發現並適應了Abe的研究成果。兩人在開發擒縱機構的過程中也獲得了高幀率成像和電腦支持的動態分析的優勢。
雖然勞麗仕推出Chronergy已經有幾年了，但在多次重復的新聞稿中，我們只看到一位制表師對它的深思熟慮的評論，這篇評論發表在英國鐘表協會(British Horological Institute)的雜誌【鐘表雜誌】(Horological Journal)上。
與傳統杠桿擒縱相比，Chronergy擒縱的顯著差異。而勞麗仕使用長牙和短托盤，它的擒縱不同於阿部的發明與使用兩個不同的脈沖平面上的每個擒縱輪齒。
Chronergy有著薄托盤和寬牙齒，不對稱的杠桿是包裝的功能，與效率無關。註意，擒縱輪小齒輪和擒縱輪上的齒數在其他方面與本文開頭所示的傳統變體保持相同。圖片：勞麗仕
勞麗仕Chronergy擒縱機構與標準瑞士槓動式擒縱機構並駕齊驅。請註意，Chronergy的擒縱機構具有相對較薄的托盤和寬而傾斜的桿腳
脈沖–換檔
勞麗仕透過重新設計的擒縱機構的動態效果，進一步推動了安倍的工作；安倍的工作是靜態分析。需要考慮的一個關鍵問題是，當擒縱機構運動時，擒縱輪和杠桿的慣性都起著一定的作用。更具體地說，計時得益於具有低慣性的擒縱機構，而平衡輪在所有條件相同的情況下都需要高慣性。
平衡輪的心軸上有一個滾柱寶石，它在擺動的中間推動托盤桿。這就是解鎖逃生輪的原因，使齒輪系運動到下一個節拍。值得註意的是，在平衡輪處於中間擺動的情況下，圍繞這個脈沖點，平衡輪以最快的速度旋轉。
在天平上測量的這種脈沖傳遞的角度，在歷史上被稱為「逃逸角」，或者今天更常見的是「升力角」。在他那個時代，穆奇的杠桿的升力角大約為80度。該值越高，平衡擺動就越不分離。
提升角（在平衡輪處測量）是指貨叉給滾柱寶石的脈沖與擒縱輪之間的角距離。圖片-H.R.Playtner
因此，理想值為零。理論上，較低的升力角會產生更好的等時性，這意味著隨著平衡振幅的變化，計時的變化較小。現代手表擒縱機構通常具有40-58度的升力角，許多大規模生產的機芯具有52度的升力角度，例如包括大多數ETA和勞麗仕機芯。
這些值是透過在大規模制造中可靠實作的逐步細化而得出的。實作較低的升力角是以在較小的時間視窗內傳遞所需能量所需的更高的力為代價的。此外，在整個設計過程中需要更嚴格的公差，尤其是在安全滾輪和保護銷處。
平衡輪振蕩作為一個簡單諧波運動系統的特征之一是，對於工業上常見的52度升力（等於圖中以橙色虛線顯示的26度平衡振幅），它處於其最大角速度的99.7%以上。
平衡車輪速度作為其靜止位置的函式，典型的提升正時為橙色的26度
隨著擒縱機構透過沖擊輥動作連線，杠桿解鎖，挑戰在於如何將靜止執行的列車中的可用動力與平衡輪相匹配，平衡輪相對於靜止列車以幾乎最大的速度執行。
為了給平衡提供任何能量，逃生輪必須從靜止狀態加速，並克服托盤桿的慣性，這類似於在秋千上推孩子，但只能在孩子離地面最近的時候推。在這種情況下，你的手臂越輕，你成功推動的機會就越大，因為你會花很多精力試圖加速到讓孩子擺動所需的速度。
在擒縱機構運動的這一點開始時，就在杠桿解鎖後，脈沖寶石從平衡中獲取能量，幫助杠桿加速。行駛中的火車需要一段時間才能產生任何凈沖動。因此，使用具有盡可能低的慣性的擒縱輪和托盤是有益的，從而允許擒縱機構部件的最快旋轉加速度。
透過繪制逃生輪單個齒的行程與出口托盤脈沖寶石桿處的有效提升角之間的關系，比較勞麗仕機芯中的標準瑞士杠桿和Chronergy擒縱裝置
當解鎖完成時，操作的第一部份是齒的脈沖喙沿著托盤的脈沖平面行進，經歷脈沖A。與Chronergy的不同之處在於，與傳統擒縱機構相比，在擒縱輪旋轉較小的情況下，托盤尖端的陡峭傾斜提供了更高的杠桿升力增加，在逃生輪的前20%左右的旋轉中提供高達總升力角的約45%。
接下來，托盤喙在牙齒上滑動作為脈沖B，如Abe所述。這裏的關鍵是Chronergy牙齒有兩個不同坡度的傾斜沖擊面，形成了類似曲面的東西。在Chronergy中，這顆牙齒的起始傾斜與傳統的幾何形狀相似，但在第二個脈沖平面中，它與普通的逃生輪甚至Abe的工作有很大不同。第二平面成角度以具有比傳統設計更低的脈沖，但比傳統擒縱機構持續更長和更晚。
隨著擒縱輪從靜止狀態加速，在提升的第一階段，有效地提高傳動比能夠更好地匹配平衡速度。逃生輪越快達到速度，就越早向天平提供凈脈沖。
它的設計也可能經過最佳化，以減少脈沖寶石和杠桿以及托盤和齒之間發生的混亂反彈。當擒縱輪移動以釘選在以下托盤上時，角度下降也會減少。
年代特寫——擒縱輪的薄托盤和兩級齒角，並由作者進行註釋。圖片-勞麗仕
相對於安倍的工作或圍繞其發展的細節，我們不知道在Chronergy逃亡事件中發現的任何其他變化。例如，這可能包括拉伸、平衡輪間隙、動態分析或高速攝影的變化。作為一項政策，勞麗仕既沒有在其公告中透露任何細節，也沒有在被問及時發表評論，所以我們只能將就著用。然而，可以推斷出一些細節。
由於其長齒和薄托盤的特性，Chronergy擒縱機構在沖動B中花費了大量的升力。值得註意的是，這是一個存在一些意見分歧的領域。
其他擒縱機構結構，最著名的是百達翡麗的Pulsomax，試圖最大限度地提高脈沖A。這是透過設計為短齒和長托盤的擒縱機構實作的。
在提到Abe在其專利申請中的工作時，百達翡麗表示，「然而，這種方法忽略了一個事實，即在托盤的沖擊喙在牙齒的沖擊面上滑動的沖擊部份，效能通常不是很好。」
它繼續說道，「在通常的結構中，在脈沖的第一部份，齒的脈沖面在托盤的脈沖喙上滑動，比在脈沖的第二部份，托盤的脈沖嘴在齒的脈沖表面上滑動，效能更好。」
盡管Pulsomax擒縱機構在Ref.5550 Advanced Research中成功套用，cal.240的動力儲備從48小時延長到70小時，但該技術尚未在百達翡麗系列中得到廣泛采用。
百達翡麗Pulsomax–一種完全相反的哲學，尋求相同的目標與長托盤的正面長度。圖片-百達翡麗
Chronergy的改進聲稱擒縱機構的效率提高了15%。這有兩個好處，一個是可以減少驅動擒縱輪所需的扭矩，這意味著由更薄的金屬帶制成的主彈簧功率較小。這帶來了第二個好處，即同一個槍管中包含的更長的動力儲備，因為在給定的體積中可以容納更長、更薄的彈簧。
根據在HDF分析中已經檢查過的計算，我們可以估計，對於相同的槍管尺寸和平衡維持功率（假設相同的平衡慣性、振幅和Q因子），Chronergy擒縱機構增加了大約7.5小時的功率儲備。
砍掉損失
落差是逃生輪從一個托盤上的沖擊終點到另一個托盤上的釘選點所走的距離。在這個過程中，主彈簧松開並推進手，但沒有向天平傳遞能量，基本上一無所獲。
這通常被誤解為失去權力或效率低下，但實際上情況更糟。這個過程只是彈簧張力的損失，沒有任何影響。機械運動中的「吸血鬼損失」。因此，減少下降到絕對最小是一個直接的機會，更長的動力儲備。
在Chronergy中，由於托盤較短且不太陡峭，可以減少齒後托盤間隙的下降。根據所顯示的幾何形狀，我估計下降振幅相當大，從大約2度降至約1.4度，這可能相當於三個小時的動力儲備改善。
落差和升力角之間存在潛在的關系，因此落差的減小會導致逃生輪的角度旋轉增加，從而導致升力角的增大。但是由於勞麗仕沒有提供擒縱裝置的細節，它的升降可以簡單地透過托盤叉的杠桿率來控制。
慣性—更輕、更快、更好
逃生輪的慣性很重要，因為盡管整個列車必須隨著每一次滴答聲啟動和停止，但逃生輪是行駛列車中的最後一個輪子。它的慣性乘以第四個輪子每轉一圈逃生輪的轉動次數，通常是10倍。這種乘法意味著，盡管逃生輪通常又輕又小，但它的慣性在行駛中的火車的所有車輪中具有最高的影響。
透過計算確定，Chronergy逃生輪的平面圖輪圈面積是傳統車輪的三分之二。基於鎳磷的密度與鋼合金相似或略高於鋼合金，並假設厚度相當，慣性將相應降低。
在最壞的情況下，Chronergy逃生輪的慣性是標準車輪慣性的78%。由於擒縱機構的效率，傳遞到天平的扭矩降低了15%，Chronergy擒縱輪的加速速度仍比傳統車輪快11%。
在缺乏更多資訊的情況下，無法完全量化Chronergy擒縱輪的好處——勞麗仕聲稱擒縱效率提高了15%，但降低慣性始終是朝著正確方向邁出的一步。
釘選—更好的對稱性
從杠桿樞軸到入口和出口托盤寶石的釘選面的距離可以設定為提供相等的釘選或相等的脈沖，但不能同時提供兩者，原因是托盤的寬度。托盤越寬，必須在托盤的相等釘選和它們的相等脈沖之間達成更多的妥協。
上圖顯示了理想的相等脈沖（L兩側的長度相同）但不相等釘選（長度R>R）的情況。隨著托盤表面距離的減小（如在Chronergy的情況下），長度M-O和N-P收縮。因此，R傾向於減小到L，而R增加到L。
不等釘選意味著其中一個托盤將在解鎖過程中從天平上吸收不必要的動力（通常稱為「牽引」）。就像操場上的蹺蹺板，支點偏離中心，不平等的沖動也不理想。通常的設計是在這兩種要求之間的折衷。
與標準擒縱機構（出入口釘選率約為80%）相比，Chronergy在約92%處更等距。Chronergy較窄的托盤使釘選和脈沖效能更接近理想的相等性，就像一個完美平衡的蹺蹺板。
這種設定的好處是無法量化的，但它顯然對效能是積極的。這也可以解釋為什麽Chronergy的新聞稿指出，「擒縱系統不再對齊，而是略有偏移，從而增加了杠桿效應。」大多數人認為這是指不對稱錨，這是一個錯誤的假設。
扭結的錨對效率沒有任何影響，而是旨在釋放機芯內的不動產，以更容易地容納較長的杠桿。順便說一句，出於同樣的空間限制原因，彎曲的錨定幾何形狀通常用於陀飛輪籠內的擒縱機構。
主發條筒——無名英雄
雖然我們通常喜歡把註意力集中在擒縱機構上，這是一個運動中性感的部份，但不起眼的桶對計時的貢獻是巨大的。
早期cal.313x機芯的槍管分針比為5:1，這意味著46-50小時的動力儲備需要槍管9.2-10轉。Chronergy機芯似乎是以98:16的比例為基礎的——70小時的執行時間需要11.4桶的轉數。簡言之，在Chronergy中，主發條的釋放速度每小時慢20%左右。
盡管其擒縱機構需要降低扭矩，但Chronergy槍管實際上需要更高的扭矩，因為整體傳動裝置要高得多。根據計算，在Chronergy中，槍管扭矩需要增加6.5%。
勞麗仕表示，由於「將機芯壁厚減少了一半」，機芯的槍管設計使Chronergy機芯的動力儲備提高了10小時。圖片-勞麗仕
心軸的直徑不能在不使彈簧屈服的風險下減小，這將導致主彈簧在連續操作下疲勞並最終斷裂。唯一的選擇是增加主發條帶的高度或厚度。當然，用一種全新的、強度更高的主發條材料也可以實作同樣的效果，但我認為勞麗仕已經在主發條合金遊戲中處於領先地位。
主發條的扭矩隨著厚度的平方而增加，但只與高度成比例，這意味著厚度是最後的選擇。但是主發條的厚度由心軸直徑與發條筒內徑之間的可用空間決定。
剩余的扭矩增加必須來自彈簧高度。從槍管的尺寸來看，透過剃掉槍管壁，也可以將彈簧厚度減少約9%，從而可以擠出額外的半圈。
然而，桶的頂部和底部變得異常薄。壁厚的減小可以提供足夠的彈簧容量來實作10小時的功率儲備改進，但代價是桶的頂部和底部已經減小到一張半印表機紙的厚度。
槍管在心軸和外圓周之間進一步變細，這純粹是對材料厚度的有效利用，使其具有足夠的靈活性，可用於槍管蓋的卡扣配合。
折衷—效能與可維護性
工程上的成功往往是可靠性、耐用性、易維護性和大規模生產能力之間的折衷。勞麗仕顯然已經將每一項都推向了實際可行的地步；Chronergy的容忍度肯定很高。似乎這裏必須有所讓步，在這種情況下，這是服務的便利性。
根據【鐘表雜誌】上的Chronergy文章，在維修或保養期間，只有完整的槍管元件可用。槍管壁的薄可能意味著，如果將槍管拆開，屈曲、彎曲或其他損壞的風險會被認為過高。
因此，維修主發條的傳統步驟——拆卸、拋光、更換彈簧、潤滑和重新組裝——在典型的制表師工作台上可能是不可能的，至少在可接受的安全範圍內是這樣。
很難量化筒體結構的效益，但在Chonergy中，行駛列車采用中心輪布局，從筒體到逃生輪成直線排列。早期的cal.313x機芯系列的計時鏈與指標的計時鏈是分開的，其中一個分針小齒輪直接連線到機芯中心的機芯筒上。
Chronergy消除了槍管上一個額外小齒輪的阻力——這是一個優勢，但可能會帶來高度損失。這似乎已經透過重新設計自動繞線系統來克服，透過將一體式轉子安裝在軸承上來降低其高度。同樣，這是以完全更換而非維修為代價的，因為轉子必須作為一個單元進行更換。
模組化更換的維修方法已經被其他級別的鐘表制造商所采用。工廠傷口槍管已經很常見，作為替代品，而一些H.Moser&Cie。機芯采用模組化平衡元件，可在大修期間更換。
這種方法是可以接受的，只要更換部件是完美的替代品，特別是在替代部件不會在未來產生維修問題的情況下。然而，對於鐵桿手表愛好者來說，在收集哲學方面還有一些細微的差別需要考慮。我們不想更換表盤和指標，所以你應該保留「你的」桶元件嗎？
Bravo Abe san和chapeau勞麗仕
其所有功能的結合使配備Chronergy的機芯比上一代機芯的自主性提高了40-50%，這一改進與勞麗仕關於Chronergy機芯「約70小時」動力儲備的斷言完全一致。
根據我們的鐘表密度因子指標，並假設與cal.313x機芯具有相同的平衡力，配備Chronergy的cal.323x系列突破了25000千焦/立方米的大關，這是一個出色的效能（輕松擊敗了歐米茄的旗艦Master Co-Aaxial cal.8500，也許是最具可比性的替代品）。
但除了Chronergy的效能提升之外，令人高興的是，它仍然有能力增強傳統的槓動式擒縱機構。同樣令人滿意的是，Chronergy的關鍵進步起源於大約半個世紀前，一家日本新貴鐘表制造商的研究已經處於其機械追求的最後階段。
