Các tín đồ đồng hồ hẳn đã rất quen thuộc với chuyển động nhịp nhàng giữa bánh xe cân bằng, pallet và bộ thoát trong bộ máy cơ. Đôi khi các chuyển động ấy, cùng âm thanh tích tắc là nguyên nhân khiến nhiều người say mê đồng hồ cơ hơn bất kỳ cỗ máy nào khác.

Kể từ khi được phát minh trong hơn một phần tư thiên niên kỷ qua, các bộ thoát vẫn hoạt động theo cách truyền thống. Và khi nói vậy, chúng tôi đang đề cập đến bộ thoát kiểu mỏ neo cổ điển do George Graham phát minh vào thế kỷ 18 cho đồng hồ cỡ lớn, sau đó được Thomas Mudge điều chỉnh để phù hợp hơn với đồng hồ bỏ túi. Và sau nhiều lần tinh chỉnh cấu trúc, phát minh của Mudge đạt đến đỉnh cao là bộ thoát kiểu neo Thụy Sĩ với nhiều cải tiến, nhưng vẫn lưu giữ được chức năng cơ bản của các mẫu trước đó. Trong nhiều cấu trúc bộ thoát khác nhau được phát triển trong những năm sau đó, có một số loại tỏ ra vượt trội hơn hẳn bộ thoát dạng neo Thụy Sĩ, nhưng hầu hết các “ưu điểm” ấy chỉ tồn tại trên giấy.

Ngoài việc được ứng dụng trong một số mẫu đồng hồ cỡ lớn phục vụ cho mục đích trang trí, gần như không có bất kỳ thiết kế nào được đưa vào sản xuất hàng loạt có mục tiêu thương mại. Điều này bắt nguồn từ cấu trúc phức tạp của chúng, cũng như khả năng điều chỉnh kém, không đảm bảo độ bền, độ tin cậy hoặc khả năng chống chịu tác động thấp khi đeo trên tay hằng ngày. Chính những đòi hỏi khắt khe về sự sáng tạo và độc đáo trong “thời kỳ phục hưng” của ngành đồng hồ cơ đã thúc đẩy sự hồi sinh của việc cải tiến các bộ thoát.

Bộ thoát đồng trục – di sản của George Daniels 

George Daniels

Chúng ta sẽ bắt đầu với thiết kế bộ thoát đồng trục nổi tiếng của làng đồng hồ thế giới. Ý tưởng cơ bản đằng sau cơ cấu này thực sự có thể bắt nguồn từ Breguet, nhưng sau đó được hiệu chỉnh và hoàn thiện bởi thiên tài George Daniels – một người bạn thân thiết của nhà chế tác đồng hồ nổi tiếng. Không quá lời khi nói rằng Daniels là một trong những nhà chế tác đồng hồ tài năng và có tầm quan trọng trong kỷ nguyên đồng hồ hiện đại. Việc này đến từ thực tế, rằng ông đã luôn tự hỏi “Làm sao để cải tiến một bộ phận đã được sử dụng trong hơn 250 năm qua?”

Ông đã phân tích kỹ lưỡng những điểm yếu của bộ thoát dạng mỏ neo, nhưng cũng tìm cách giữ lại các ưu điểm của thiết kế cổ điển này, như độ bền, cấu tạo tự do và hiệu quả truyền xung động chính xác trên mỗi nửa dao động. Thiếu sót lớn nhất theo ý kiến của ông là phải bôi trơn các bánh răng, vì dầu bôi trơn lúc bấy giờ có nhược điểm là rất nhạy cảm với thay đổi nhiệt độ và hạn chế về tuổi thọ. Bôi trơn bánh răng bộ thoát là việc làm cần thiết, vì các bánh răng này phải chịu một lực ma sát rất lớn mỗi khi truyền xung động qua càng nâng pallet. Nếu có ý định giảm thiểu tối đa lực ma sát trong cơ cấu trên, chúng ta có thể nghĩ đến bộ thoát chronometer, đó là ưu điểm nổi bật nhất của thiết kế bộ thoát này.

Nhưng tại sao phải mất đến 250 năm, các nghệ nhân mới nghĩ ra điều ấy, mặc dù họ đã nhận thức rõ điểm yếu trong thiết kế của bộ thoát dạng mỏ neo từ lâu? Nguyên nhân không phải vì thiếu ý tưởng, mà do thiếu định hướng thị trường và tư duy sản xuất hàng loạt.

Tiền thân và “họ hàng” của bộ thoát đồng trục

Abraham-Louis Breguet

Một ví dụ tiêu biểu của một bộ thoát truyền tiếp tuyến là “Echappement Naturel”, và người phát minh không ai khác chính là Abraham-Louis Breguet. Thiết kế của Breguet có thể nhận diện qua các bánh xe thoát kép tương tác với hộp số, mặc dù chỉ một hệ thống chính dẫn động cả hai bánh. Trong thiết kế này, chiếc nĩa nâng pallet chỉ có chức năng dừng bánh răng. Xung lực được truyền trực tiếp qua các bánh thoát theo kiểu luân phiên tùy thuộc vào hướng của dao động cân bằng. Trên lý thuyết, đây là một giải pháp rất hay, hứa hẹn khả năng truyền lực hầu như không gây ra ma sát.

Tuy nhiên trong thực tế, hiện tượng ma sát lại xuất hiện trên trục của bánh thoát bổ sung và đặc biệt là các bánh xe được ghép nối tiếp, đồng nghĩa hiệu suất của thiết kế này sẽ kém hơn nhiều so với các bộ thoát dạng mỏ neo ra mắt cùng thời điểm. Khi nhận ra điều này, Breguet đã sử dụng kết cấu thoát mỏ neo đã được thiết lập để đảm bảo đồng hồ của ông vận hành chính xác hơn.

Thiết kế bộ thoát của ông đóng vai trò quan trọng cho sự ra đời của bộ thoát đồng trục sau đó. George Daniels đã cống hiến hết mình để cải thiện ý tưởng ban đầu. Ông đã không ngừng tìm kiếm các phương pháp khắc phục sao cho từng bánh thoát hoạt động riêng lẻ để giảm thiểu ứng lực dư thừa và không cần khả năng chịu đựng cao, cả hai đều là nguyên nhân dẫn đến hiệu suất đáng thất vọng cho thiết kế của Breguet. Và Daniels đã đạt được mục tiêu nói trên nhờ bổ sung thêm một vòng lò xo và bánh răng thứ hai.

George Daniels và Derek Pratt

Derek Pratt

Đây là lúc nhân vật thứ ba bước vào câu chuyện: Derek Pratt – người bạn tài năng của Daniels. Ông đã làm việc cùng Daniels trong quá trình cải tiến thiết kế bộ thoát ban đầu của Breguet, cũng như biến thể mới. Việc Pratt không nổi tiếng như Daniels trên các phương tiện truyền thông về đồng hồ có lẽ xuất phát từ thực tế, rằng ông đã không giới thiệu phát minh của mình cho các thương hiệu tên tuổi như Omega, và sản phẩm của ông cũng không được sản xuất hàng loạt như bộ thoát đồng trục. 

Pratt là một người khiêm tốn, ông không muốn khoe khoang về việc chế tạo các bộ phận như bánh thoát phức tạp cho đồng hồ của Daniels. Nhưng ông đã tích cực hỗ trợ bạn mình trong các cuộc đàm phán với Omega – thương hiệu làm nên thành công về mặt thương mại của bộ thoát đồng trục. Ngược lại, Daniels lại không công khai tôn vinh những đóng góp của Pratt trong suốt sự nghiệp mình. Niềm đam mê lớn nhất của cả hai là chế tác đồng hồ, nhưng tham vọng của Pratt rất khác, không giống như Daniels – người đã dành nhiều năm để tìm kiếm thành công thương mại với bộ thoát đồng trục. 

Ngoài việc trực tiếp đóng góp vào sự đột phá về mặt thương mại cho phát minh của Daniels, Pratt còn có một số đóng góp lớn khác trong lĩnh vực phát triển bộ thoát. Nhiều chiếc đồng hồ bỏ túi của Pratt – phần lớn được sản xuất cho thương hiệu Urban Jürgensen & Sønner – luôn được xem là những tuyệt tác. Nhưng có một chiếc đồng hồ đặc biệt nổi bật, đó là tạo phẩm Pratt chế tạo riêng cho một cuộc thi nhân sinh nhật lần thứ 250 của Breguet. Trong chiếc đồng hồ bỏ túi này, Pratt không chỉ kết hợp bộ thoát Echappement Naturel với phát minh nổi tiếng nhất của Breguet – cơ cấu tourbillon, mà ông còn chế tạo cả hai bánh thoát với một dây dẫn, một cơ chế tuyệt vời đảm bảo khả năng truyền lực liên tục.

Ông ấy đã không chọn thiết kế của Daniels với hai bánh răng riêng biệt vì khái niệm này không thể kết hợp với cụm tourbillon. Pratt cũng được cho là đã góp công rất lớn sau việc hiện thực hóa phiên bản Echappement Naturel của George Daniels trong chiếc đồng hồ siêu hạng Double Impulse Chronometer của Charles Frodsham. Chiếc đồng hồ này ra đời từ tài năng của cả ba nhà chế tác đồng hồ: ý tưởng ban đầu từ Breguet, thiết kế bộ thoát cải tiến của Daniels, và Pratt chính là người đã kết hợp phát minh của Daniels với thương hiệu Frodsham, đồng thời góp mặt cả trong quá trình định hướng dự án.

Bản chất của bộ thoát đồng trục

Tại sao chúng ta lại nói về những biến thể khác nhau của bộ thoát? Bộ thoát đồng trục được xem như một phiên bản cải tiến của bộ thoát dạng mỏ neo, dù chúng khá tương đồng về mặt hình thức. Tất cả cùng liên quan đến bộ thoát chronometer, ít nhất là về mặt khái niệm. Chính Breguet cũng đã kết hợp các nguyên tắc từ bộ thoát chronometer với độ tin cậy của bộ thoát kiểu mỏ neo. Không phải ngẫu nhiên mà trong tài liệu Kinh điển về Ngành Chế tác Đồng hồ của Daniels, ông ấy đã khởi đầu bằng cách đề cập đến bộ thoát dạng mỏ neo và bộ thoát chronometer trước khi mô tả Echappement Naturel là tinh hoa đến từ cả hai thiết kế. Sau đó, ông mới tiếp tục đề cập về biến thể dẫn động kép của mình và gọi đó là bộ thoát hai bánh độc lập, trước khi bắt đầu phát triển bộ thoát đồng trục.  

Cụm từ “đồng trục” chỉ đơn giản là đề cập đến hình thức thực tế: hai bánh xe cùng đặt trên cùng một trục. Vào năm 2009, Derek Pratt cũng diễn đạt khá ngắn gọn khái niệm trên, khi ông nói về sự tận tâm của Daniels trong quá trình phát triển bộ thoát đồng trục để loại bỏ sự phức tạp của bánh răng thứ hai. Do đó, bộ thoát đồng trục có thể được coi là một biến thể của bộ thoát hai bánh răng độc lập trước đây, hoặc thậm chí là một cải tiến dựa trên Echappement Naturel.

Có lẽ chính việc giản lược độ phức tạp về cấu trúc này đã tạo tiền đề cho sự phát triển hàng loạt của bộ thoát đồng trục, trong khi tất cả các biến thể trước đây của bộ thoát hai bánh thường chỉ được các thương hiệu cao cấp ứng dụng cho những thiết kế chọn lọc.

Nhưng tương lai sẽ ra sao? Rất khả quan! Nhờ được Omega đưa cơ cấu này vào sản xuất đại trà, mà ngày càng nhiều mẫu đồng hồ có giá cả phải chăng được trang bị bộ thoát đồng trục hơn so với những kiệt tác của George Daniels. Tuy nhiên, bạn sẽ không phải thất vọng nếu là một người ngưỡng mộ Daniels, vì Roger Smith – nhà lưu giữ các di sản của Daniels không chỉ quản lý tài sản của nhà chế tác đại tài, mà còn tiếp tục thúc đẩy sự tiến hóa trong thiết kế bộ thoát đồng trục tiến xa hơn nữa. Hãy cùng chờ đón.