Balance Wheel – Bánh xe cân bằng trong đồng hồ là gì?

Bánh xe cân bằng (balance wheel) được xem là quan trọng nhất và được nhiều người ví nó như trái tim của đồng hồ. Chỉ bằng các dao động qua lại mà nó có thể đếm chính xác thời gian đã trôi qua. Bạn đọc cùng Viện Đồng Hồ cập nhật những kiến thức về bánh xe cân bằng trong bài viết này nhé.

Bánh xe cân bằng (balance wheel) là gì?

Bánh xe cân bằng (balance wheel) là một bộ phận quan trọng của bộ máy đồng hồ. Các bộ phận chính bao gồm: bánh xe, dây tóc, trục bánh xe, chân kính lá trang, gốc tóc, cần gạt nhanh chậm và cầu. Bánh xe cân bằng dao động với tốc độ không đổi giúp bánh răng di chuyển và cho phép kim đồng hồ hoạt động. Nếu không có bánh xe cân bằng, bộ máy cơ học sẽ không thể hoạt động chính xác được. 

Bánh xe cân bằng balance wheel không quay tròn mà di chuyển qua loại. Hoạt động này được thực hiện bởi dây tóc (là bộ phận cực kỳ khó chế tác, yêu cầu sự chính xác cao). Và để có được sự chính xác thì bắt buộc bánh xe cân bằng phải đảm bảo tần số dao động đạt 21600lph, 28800lph, 36600lph,… 

Những yếu tố tác động đến dao động này là: momen quán tính, độ đàn hồi của dây tóc, độ dài dây tóc,… Sau khi trải qua hàng nghìn thử nghiệm, các nhà chế tác bánh xe cân bằng mới đưa ra được các thông số tiêu chuẩn này. Ngày nay, khi nền công nghiệp phát triển, các loại dây tóc chất lượng cao hơn cũng được đưa vào sản xuất đồng hồ. 

Phân loại bánh xe cân bằng đồng hồ

Dựa theo cơ chế, bánh xe cân bằng đồng hồ được chia ra làm hai loại

Free sprung balance (tự do)

Free sprung balance là loại bánh xe không có cần điều chỉnh nhanh chậm. Thay vào đó là các con ốc ở vành hoặc quả nặng được gắn xung quanh rìa bánh xe cân bằng. Ưu điểm của loại này là ổn định cao nhưng khó sản xuất vì chi phí đắt đỏ. 

Trong quá trình chế tạo, nhà sản xuất sẽ căn chỉnh sao cho bánh xe cân bằng hoạt động tốt nhất bằng cách thêm hoặc bớt quả nặng, thậm chí là cắt bớt một phần của quả nặng cho phù hợp. Thông thường, quá trình này sẽ mất rất nhiều thời gian và công sức, vì vậy mà chi phí theo đó cũng tăng lên. 

Regulated balance (điều chỉnh)

Regulated balance là loại bánh xe cân bằng có thể điều chỉnh nhanh chậm bằng một cần gạt phía trên cầu bánh xe. Ưu điểm của Regulated balance là dễ chế tạo, dễ chỉnh sửa nhưng độ ổn định kém. Nếu nó hoạt động quá mức sẽ dẫn đến lệch cần gạt và khiến cho đồng hồ chạy sai giờ. 

Có thể nhận biết bánh xe cân bằng điều chỉnh thông qua hai dấu +/- trên cầu nối. Nếu người thợ đồng hồ nào muốn điều chỉnh bộ máy chạy nhanh hoặc chậm theo ý muốn thì họ sẽ vặn ốc vít trên cầu nối bánh xe.

Bánh xe cân bằng sử dụng vật liệu gì?

Bánh xe cân bằng có thể được chế tạo từ nhiều nguyên vật liệu khác nhau, phụ thuộc vào sự cao cấp của cỗ máy. Trong số, vật liệu thường được các nhà sản xuất sử dụng nhất là: Platinum, Vàng, Silicon, hợp kim. Đa phần các thương hiệu đồng hồ tầm trung sẽ sử dụng hợp kim sắt, còn kim loại quý hiếm sẽ được sử dụng trên những cỗ máy thời gian xa xỉ.

5 thiết kế Balance Wheel ấn tượng nhất mọi thời đại

Bánh xe cân bằng De Bethune Annular Balance

Vì sự phức tạp của nó, rất ít thương hiệu có khả năng tự sản xuất Balance Wheel. Tuy nhiên, De Bethune đã làm được điều đó. Annular Balance là niềm tự hào của De Bethune khi hãng đã áp dụng khí động học và vật liệu siêu nhẹ để chế tác. Bánh xe được làm hoàn toàn từ silicon và bao bọc bởi một vành platinum, biến nó trở thành chiếc bánh xe cân bằng nhẹ nhất trong giới sản xuất đồng hồ. 

Trọng lượng của vành platinum tạo ra quán tính giúp bánh xe cân bằng dao động. Còn phần đĩa silicon giúp cho tổng trọng lượng của bánh xe cân bằng giảm xuống, giảm bớt năng lượng tiêu hao mỗi khi vận hành. Ngoài ra, De Bethune còn sơn màu thương hiệu xanh dương cho Annular Balance rất độc đáo. 

Bánh xe cân bằng Jaeger-LeCoultre Gyrolab

Không mang hình tròn truyền thống, Balance Wheel của nhà Jaeger-LeCoultre chỉ cần đạt được tiêu chí tối cao là cân bằng. Với những chiếc bánh xe cân bằng bình thường, các nhà sản xuất khác sẽ đặt những chiếc đinh vít, quả nặng đối xứng với nhau qua tâm. Việc đối xứng này tạo ra sự cân bằng hoàn hảo cho bánh xe. Ngoài ra, đinh vít cũng có chức năng điều chỉnh tốc độ và biên độ dao động của bánh xe cho phù hợp. 

Trước khi lắp vào cỗ máy, phương pháp cắt laser được sử dụng nhiều nhất trên bánh xe cân bằng. Nhiệm vụ khó khăn nhất của người thợ chế tác là giữ nguyên được độ cân bằng sau khi cắt và lắp đặt. Vì thế, bánh xe cân bằng không cần thiết phải là hình tròn, rất nhiều nhà sản xuất đã học thiết kế này từ bánh xe Gyrolab của Jaeger-LeCoultre.

Bánh xe cân bằng của La Joux-Perret

Balance Wheel của La Joux-Perret cũng được thiết kế không phải hình tròn. Hãng đã đưa vào 4 đĩa nhỏ thay vì sử dụng ốc vít trên bánh xe để tăng trọng lượng và giảm sức cản không khí. Những đĩa nhỏ này được sản xuất bằng vàng, đặt trên rìa của bánh xe cân bằng. Mỗi đĩa nhỏ được bố trí thêm một khoảng trống và chúng đối xứng với nhau qua trục, độ sai lệch của khoảng trống cũng khiến cho bánh xe mất đi sự cân bằng. 

Bánh xe cân bằng của Patek Philippe GyromaxSi

Patek Philippe GyromaxSi là chiếc bánh xe được nghiên cứu và sản xuất trong phòng thí nghiệm công nghệ cao của Patek Philippe. GyromaxSi ứng dụng chất liệu silicon hiện đại. Mẫu bánh xe cân bằng này lần đầu tiên xuất hiện trong phiên bản giới hạn Ref. 5550P, ra mắt năm 2011. Bạn sẽ thấy nó ở ngay mặt sau đồng hồ, thông qua một lớp kính phóng đại. 

Bánh xe cân bằng của Ulysse Nardin InnoVision 2

Ulysse Nardin là thương hiệu đồng hồ tiên phong trong lĩnh vực nghiên cứu vật liệu silicon vào năm 2001 và là một trong những nhà sản xuất đầu tiên sử dụng silicon làm bánh xe gai và bánh xe cân bằng. Chiếc Anchor Tourbillon ra đời vào năm 2015 sở hữu cơ chế lực bất biến giúp bánh xe cân bằng luôn được tác động bởi một lực không đổi, giúp cho chiếc đồng hồ ổn định hơn. Đến năm 2017, Ulysse Nardin ra mắt mẫu đồng hồ InnoVision 2 có chiếc bánh xe cân bằng cực kỳ đặc biệt, được làm từ silicon và vàng. 

Có thể thấy, bánh xe cân bằng là một bộ phận không thể thiếu trong những cỗ máy cơ khí, giúp đồng hồ đạt tới độ chính xác cao. Để cập nhật thêm những thông tin về đồng hồ, anh chị em hãy theo dõi website của Viện Đồng Hồ nhé.