二问打簧表

文 / 马涛 天王电子（深圳）有限公司

打簧表，能够通过机械发声结构指示时间的表。一般，通过按压表壳上的按钮或拨动表壳上的拨杆，使打簧表通过敲击发声来指示“时”、“刻”、“分”等时间信息。

打簧表，也叫问表，“随时可问时刻，一拨即发钟声若干响，屡问不爽”。

1 打簧表的分类

为了清楚的介绍二问打簧表，首先对打簧表进行简单的分类。

一般来讲，按照打簧敲击的方式和分辨率等可分为5种类型：

（1）问刻打簧表：报小时和刻（15分钟）。采用低音报小时，高低组合音报刻。

（2）半刻打簧表：报小时、刻和半刻（7.5分钟）。采用低音报小时，高低组合音报刻，高音报半刻。

（3）五分钟打簧表：一种结构报小时、5分钟。采用低音报小时，高音报5分钟。另一种结构报小时、刻和5分钟。采用低音报小时，高低组合音报刻，高音报5分钟。

（4）问分打簧表：一种结构报小时、刻和分。采用低音报小时，高低组合音报刻，高音报分。另一种为十进制结构，报小时、10分和分。

（5）自鸣表：自动报小时和刻的打簧表。

有些打簧表有更多的音锤，能够敲击出更多的音调，组合成悦耳动听的乐音报时，这种打簧表称之为钟乐打簧表。

此外，还有十分钟打簧表，其原理与问刻打簧表相同。

在这些问表中，问刻打簧表和问分打簧表比较常见，其他打簧表比较罕见。

按照结构成熟度进行划分，可分为早期打簧表和现代打簧表。受早期制造工艺和理论水平的制约，早期问刻打簧表采用链条进行传动，后逐步采用齿轮传动。随着制造工艺和设计理论的成熟，逐渐形成了现代打簧表。二者的基本原理是相同的，但是传动方式、打簧敲击启动机构、夹板布局、启动方式等都有大的改变。

按照齿条式打簧结构原理，打簧表可以分为以下几种形式：

（1）二问打簧表：能够问取两种时间信息并敲击两种音调（或音调组合）的打簧表。包括问刻打簧表、十分钟打簧表和五分钟打簧表等。其中，问刻打簧表采用低音报小时，高低组合音报刻；十分钟打簧表采用低音报小时，高低组合音报十分钟；五分钟打簧表采用低音报小时，高音报5分钟。

（2）简化的二问打簧表：主要特征是省略了打簧敲击启动机构，这会导致错误的打簧音。所以这是一种低端的打簧表。其另一个特征是一个打簧齿条可同时报时和报刻。简化的二问打簧表一般指简化的问刻打簧表。

（3）改进的二问打簧表：通过在普通二问打簧表的基础上进行小的改动就可以得到半刻打簧表和五分钟打簧表。其中，半刻打簧表采用低音报小时，高低组合音报刻，高音报半刻；五分钟打簧表采用低音报小时，高低组合音报刻，高音报五分钟。改进后的半刻打簧表和五分钟打簧表问取时间的精度成倍提高，但是结构也变得复杂。

（4）Stogden二问打簧表：为半刻打簧表。一种结构与简化的二问打簧表结构相似，一个叠加的打簧齿条同时报时和报刻，但新的指针机构、半刻敲击等结构完全与其他打簧表不同。另一种结构是Breguet半刻打簧表，最明显的特征是只有一个音锤。

（5）三问打簧表：包括问分打簧表的两种结构。

（6）自鸣表：自动报小时和刻的打簧表。

本文所介绍的二问打簧表包括：（常规）二问打簧表、简化的二问打簧表、改进的二问打簧表。

2 （常规）二问打簧表

（常规）二问打簧表包括问刻打簧表、十分钟打簧表和五分钟打簧表等。不同形式的二问打簧表（更确切地说是任何打簧表）的主要结构基本是相同的，只有问取时间和敲击时间的结构有些许区别。

2.1 问刻打簧表

图1为问刻打簧表机心，通过按压或滑动表壳上的按钮或拨杆，给打簧原动系的发条上条。上条结束的瞬间，问时零件和问刻零件被释放并读取打簧表的当前时间。之后松开打簧表的按钮或拨杆后，打簧发条在调速系的控制下逐渐释放力矩，报时报刻结构带动打簧表的音锤敲击音簧，进行报时与报刻。人们根据敲击声来确定当前的时间。

图1 滑动式问刻打簧表

问刻打簧表可以报小时和刻（15分钟）两种时间信息。

2.2 十分钟打簧表

图2为十分钟打簧表，相较于问刻打簧表，十分钟凸轮取代刻凸轮，问十分钟报十分钟齿条取代问刻报刻齿条，其余结构除部分参数外均完全相同。

图2 十分钟打簧表

十分钟凸轮台阶数为6，分别代表0分、10分、20分、30分、40分和50分台阶，问十分钟报十分钟齿条尖齿数为5，滑过相应数量的棘爪，敲击相应数量的音簧。例如，7点22分进行打簧，我们会听到7个低音——“当、当、当、当、当、当、当”，然后听到2个高低组合音——“叮当、叮当”。

2.3 五分钟打簧表

五分钟打簧表的分辨率达到5min，例如，7点45分进行打簧，我们会听到7个低音——“当、当、当、当、当、当、当”，然后听到9个高音——“叮、叮、叮、叮、叮、叮、叮、叮、叮”。

随着打簧精度的提高，蜗形凸轮台阶数和齿条尖齿数均增加，由于打簧条轴的有效转动角度小于360度，时凸轮的台阶高度又不能太小，所以只能适当减小蜗形凸轮台阶之间的高度，同时减小齿条齿尖之间的夹角来进行设计。减小后的问五分钟报五分钟齿条的齿尖夹角角度相对较小，已经不足以在如此小的转角内识别两个敲击音，造成的结果就是，只能使用一个棘爪用来敲击高音，如图3所示。

图3 五分钟打簧表

2.4 早期二问打簧表

虽然早在十八世纪已经使用齿轮进行上条，但是那时由于齿轮难于加工，且不能很好的啮合，所以才普遍采用了当时相对较好的链条给打簧原动系上条。但是链条可靠性差，很容易被拉变形和损坏，注定被历史淘汰。

随着制造工艺和设计理论的成熟，逐渐采用齿轮给打簧原动系上条。

除去基础机心功能的改进，比如擒纵机构的改进、夹板布局的变化等，链条式问刻打簧表与早期齿轮式问刻打簧表相比，差别仅仅是齿轮传动取代链条传动。

早期二问打簧表的敲击启动结构与现代二问打簧表区别较大。图4为早期二问打簧表敲击启动结构的示意图。从图中我们可以看出：

图4 早期二问打簧表的敲击启动结构

（1）上条轮臂7既包含齿轮也包含问时臂，二者一起运动；

（2）星形轮29和时凸轮31通过螺钉1共同连接在敲击启动杆40-0上，并可绕该螺钉轴转动，而敲击启动杆40-0上又通过另一个螺钉2固定有敲击启动簧40-1；

（3）敲击启动簧40-1抵压在穿过敲击启动杆40-0的圆孔h、固定在夹板上的敲击启动销8上，使敲击启动销8停留在圆孔h的右侧（在初始状态下，敲击启动簧40-1和圆孔h的右侧共同挤压敲击启动销8）；

（4）相比于现代问刻打簧表的问刻报刻齿条，早期二问打簧表的问刻报刻齿条33多出一个臂D，形状也很有特色，臂D与敲击启动杆40-0的臂C相互抵接。

因为敲击启动杆40-0会在问时的时候转动一个附加的角度，带动时凸轮31的转过一定的角度，可能导致问时、报时错误。为此，附加转动角度很小。

3 简化的二问打簧表

由于打簧表结构复杂而且价格昂贵，简化的二问打簧表就应运而生了，主要是问刻打簧表，其主要有三个特征：

第一，省略了打簧敲击启动结构，这会导致错误的打簧敲击音。

第二，只有一个齿条，兼具报时与报刻的功能，相应的，棘爪也只有两个。

第三，其他打簧表的问刻报刻齿条有两个功能：计数和打簧，在简化的二问打簧表中，问刻报刻齿条被刻计数件代替，只有计数功能。

刻计数件的结构形式主要有两种：手形和尖齿形。二者的结构原理有些许差异。

3.1 简化的二问打簧表（手形）

图5为简化的二问打簧表（手形）的主要结构，打簧轮11和打簧齿条27共同与打簧条轴榫接，且打簧齿条27置于打簧轮11上部。打簧齿条27有三组尖齿组，分别为C、 C、 C，其中尖齿组C有12个尖齿，用于报时，尖齿组C和 C各有3个尖齿，用于报刻。打簧齿条27上安装安全簧71、销1和销4，而安全簧71的杆簧端抵压销1，另一端安装的销2抵压在打簧齿条27的侧壁上，其板部分安装在销4上并可以绕销4转动。刻计数件33为手形，有4个梳状齿和1个问刻臂B，相当于人手的五指结构。4个梳状齿的部分置于打簧齿条27下部、上条轮臂7的上部，问刻臂B用于问取刻数，另一端由螺钉1限位。刻计数件33枢接在时凸轮轴（图中未画出）上，问刻簧36抵接在其上的销3上。销2置于梳状齿的一个槽中，从而建立刻信息与打簧齿条27的关系。其余结构参考其他打簧表。

图5 简化的二问打簧表（手形）主要结构

3.2 简化的二问打簧表（尖齿形）

图6为简化的二问打簧表（尖齿形）主要结构，刻计数件33-1为尖齿形。简化的二问打簧表（尖齿形）的主体结构同简化的二问打簧表（手形）。打簧轮11和打簧齿条27共同与打簧条轴榫接，且打簧齿条27置于打簧轮11上部。打簧齿条27有三组尖齿组，分别为C、 C、 C，其中尖齿组C有12个尖齿，用于报时，尖齿组C和 C各有3个尖齿，用于报刻。打簧齿条27上安装有销1。刻计数件33-1通过螺钉1安装在问刻杆33-0上，并可绕螺钉1转动特定角度。刻计数件33-1有4个尖齿（或齿槽），某个时刻会有一个尖齿被打簧齿条27上的销1拨动，从而建立打簧齿条27与刻计数件33-1的联系。问刻杆33-0绕轴O转动，一端为问刻臂B，另一端有1个被销3限位的限位臂D。问刻杆33-0和刻凸轮38用于问刻，置于星形轮29和时凸轮31的上部。刻计数件33-1被问刻杆33-0上的刻计数件定位簧71拨动。刻计数件定位簧71通过螺钉2和销4安装在问刻杆33-0上，弹簧端抵压在刻计数件33-1的凸起位置，起到复位刻计数件33-1的作用。问刻杆33-0的问刻功能是通过问刻簧36实现的。问刻簧36安装在机心夹板上，弹簧端抵压在刻计数件定位簧71的固定座上，从而带动问刻杆33-0逆时针转动并进行问刻。其余结构同其他打簧表。

图6 简化的二问打簧表（尖齿形）主要结构

4 改进的二问打簧表

在二问打簧表一节中，问刻打簧表的原理很容易的应用于十分钟打簧表和五分钟打簧表之中。同时，也可以很容易的应用到半刻打簧表中。

相较于问刻打簧表，把刻凸轮设计成有8个台阶的半刻蜗形凸轮，把问刻齿条设计为有7个尖齿（可以是一组尖齿，也可以是两组尖齿）的问半刻报半刻齿条，其余结构完全相同，就可以得到半刻打簧表。报时之后，就会听到0 ～ 7个半刻敲击声。

对于替换蜗形凸轮和齿条的设计（半刻打簧表和五分钟打簧表），因为齿条尖齿数量多、角度小，所以很难区分各时和各刻。

因此，需要改变设计方式，减少蜗形凸轮台阶和齿条尖齿数量。

通过在常规二问打簧表的基础上进行小的改动就可以得到改进的半刻打簧表和改进的五分钟打簧表。其中，半刻打簧表采用低音报小时，高低组合音报刻，高音报半刻；五分钟打簧表采用低音报小时，高低组合音报刻，高音报五分钟。改进后的半刻打簧表和五分钟打簧表问取时间的精度成倍提高，但是结构也变得复杂，市面上很少见到。

4.1 改进的半刻打簧表

图7为改进后的半刻打簧表，可以认为是在问刻打簧表的基础上增加零件得到的，而其他结构均未作改动。半刻凸轮64置于刻凸轮38的上部，均与分齿轴固连，如图8所示。半刻凸轮64有5个台阶，分别与3刻、2刻、1刻、0刻和“-1刻”相同。其中，对应3刻和“-1刻”高度的台阶宽度为45度，对应2刻、1刻和0刻高度的台阶宽度为90度。它有4个台阶前缘，分别与刻凸轮38上的7.5、22.5、37.5和52.5分钟对齐。在刻凸轮38的每个台阶上，前半刻，半刻凸轮64的台阶比所在的刻凸轮38的台阶高，后半刻二者一样高。

图7 改进后的半刻打簧表

图8 半刻凸轮

半刻齿条61安装在问刻报刻齿条33的上部，如图9所示，围绕共同的回转轴独立转动。半刻齿条61只有一个尖齿C，且只作用于高音锤。半刻齿条61与半刻凸轮64台阶接触，问取半刻的信息。在问刻报刻齿条33上通过螺钉1安装有半刻簧62，它的前端有两个档位，档位与半刻齿条61上的定档销63进行配合，并能进行定位。根据问刻报刻齿条33和半刻齿条61之间的相对位移，定档销63停留在半刻簧62的不同档位中，半刻齿条61的尖齿C要么与问刻报刻齿条33尖齿组C的最后一个尖齿1重合，要么停留在尖齿1的后部。当半刻齿条61的尖齿C停留在尖齿1的后部，独立成一个单独的齿，就会产生额外的敲击；当尖齿C与尖齿1重合在一起，独立的高音就不会进行敲击。

图9 半刻齿条

4.2 改进的五分钟打簧表

根据改进的半刻打簧表的原理，我们很容易得到改进的五分钟打簧表的结构，如图10所示。

图10 改进的五分钟打簧表

图10在改进后的半刻打簧表的基础上增加了零件或结构，而其他结构均未作改动。半刻凸轮被五分钟凸轮替代，如图11所示。它有12个台阶，每3个台阶一组，将每刻台阶分成3份。每组3个台阶的高度分别与该组台阶所对应的刻台阶、下一刻台阶和再下一刻台阶的高度相同，分别编号0、1、2，亦即代表刻每刻的第0、1、2个五分钟。

图11 五分钟蜗形凸轮

此时，五分钟齿条61有一组尖齿C，共计两个尖齿，且只作用于高音锤，如图12所示。问刻报刻齿条33和五分钟齿条61之间的相对运动角度增大，所以孔1和槽孔2也相应的增大。五分钟簧也比半刻簧增加了一个档位。

图12 两个齿条的初始位置

当五分钟齿条61和问刻报刻齿条33与不同的蜗轮台阶接触时，它们之间产生特定角度的相对转动，定档销63停留在不同的档位中，使C尖齿组有不同数量的尖齿独立于问刻报刻齿条33的C尖齿组之后，从而产生不同数量的五分钟的敲击。

当然，改进的五分钟打簧表还存在其它形式。不过它们的原理基本是一致的，不再赘述。