自动上鍊机制简介

机械表以发条储存动能，但发条盒空间有限，如何保持动能源源不绝，而又不用常常手动上鍊，自怀表时代就已经是制表师想要解决的问题，更何况透过自动上鍊还能随时让发条保持在稳定的动能状态，对于走时的精准度也很有帮助。1770年瑞士的Abraham-Louis Perrelet发明了自动上鍊的怀表，其设计是以360度旋转的自动盘带动上鍊轮系，与现今的常见设计接近，不过怀表是放在口袋裡的，不像手表能常随着手部动作变换角度进行上鍊，而且当时设计未臻完美，即使在数年之后宝璣改良成摆锤式的自动盘，也没能普及。直到1920年代开始，手表的自动上鍊装置才再度受到重视，英国制表师John Harwood于1924年发明撞锤式的自动上鍊系统，进入1930年代后，各种现在看来十分新奇的设计陆续出现，其中最优秀的是自动盘能360度旋转的劳力士设计，如今已成为最普遍的自动上鍊类型。之后的数十年间，陆续有新的发明，但多数并不实用，目前还有少数品牌在使用而且效果不错的，最知名的是IWC的「啄木鸟」、精工的「魔术槓桿」，以及近年宝齐莱使用的环型自动上鍊装置。同类自动上鍊装置的原理都不会差太多，但各种机芯的变化则有很多种，本文将说明现代自动上鍊的基本原理与较普遍的转向装置。

▲ Perrelet制作的自动怀表
从背面及侧面可以看到相当厚实的自动盘，若光从外观来看的话，与现代的设计差别不很大。

1.基本运作与动力来源
我们先以ETA 2541（2824的前身）为参考，说明自动上鍊组件的名词，如图解所示：1自动盘、2自动轮、3与4组成自动一番轮（辅助转向轮）、5与6组成自动二番轮（转向轮）、7自动叁番轮（减速轮）、与8自动四番轮（上鍊轮）、9大钢轮、10发条盒。3-6也可统称为转向轮，作用在于将自动盘顺、逆时鐘旋转的相反力量转变成相同方向以进行上鍊动作。自动盘虽重，但通常发条扭力更大，不易直接上鍊，而减速轮与上鍊轮的圆心部分都还有一层小齿轮，因此可以透过齿轮比的调节，让快速转动的齿轮输出较大扭力以顺利上鍊。而自动盘的固定方式基本上有如图所示的滚珠式与轴心式轴承，一般来说滚珠式较为灵活，但劳力士的轴心式也获极高评价，结构的好坏最终还是要依机芯整体设计而定。

▲ ETA 2451自动上鍊图解
1到10为能量从自动盘传递到发条盒的过程，关键在于3、4同轴与5、6同轴的两组转向轮。

2.棘轮式转向轮
棘轮结构指的是能控制齿轮只做单向作用的设计，这样才能让自动盘一边空转，而另一边可以上鍊。先以单向上鍊的ETA 7750为例，其转向轮B由上而下可以分为上层齿轮、棘轮、下层齿轮、轴心小齿轮，后面叁者连动，可以与上层齿轮作反方向旋转，因此只有自动盘（已卸除，轴心在A的位置）往上鍊方向旋转时，才会传动到减速轮C。若在双向上鍊的情况，则像ETA 2451一样，再加一个辅助转向轮即可。各品牌的棘轮结构稍有不同，但原理不变，可透过劳力士的设计来了解；红轮内部有一个棘轮与两组棘爪，棘轮与轴心小齿轮连动，而棘爪与红轮相连，红轮逆时鐘旋转时，棘爪勾动棘轮，反方向则棘轮会滑开，因此自动盘不管如何转动，都能让带动减速轮的轴心小齿轮只做逆时针旋转进行上鍊；两个红轮并列，便达到双向上鍊的效果。欧米茄的1045型机芯是更为简单的做法，只有单向能量可转动减速轮C。

▲ ETA 7750单向上鍊转向轮
图中可看到转向轮B为多层结构，下层齿轮较上层齿轮稍大，两轮间隐约可以看到棘轮装置。

▲ OMEGA 1045型单向上鍊机芯
轴心式轴承穿过自动一番轮B，配合自动盘上的条型棘爪A，让B只能单向旋转上鍊。

▲ 劳力士棘轮结构
A.棘轮，B.棘爪，C.轴心小齿轮，D自动轮，自动轮只与一个红轮接触。另一个红轮结构相同。

▲ 劳力士双向自动上鍊轮系
A.固定轴心式轴承的锁片，B.自动轮，C.减速轮，C亦有轴心小齿轮，藉以传动下一个齿轮。

3.离合式转向轮
离合式的基本原理是当自动盘往上鍊方向转动时，自动盘将离合齿轮推到与减速轮咬合的位置；反向旋转时则自动轮将离合轮推往反方向，使之不与其他齿轮咬合而空转。以宝璣550机芯为例，离合轮B与定位桿I分别做在同一零件的不同位置，因此连动，而透过机板高度能限制I和B的活动范围，定位弹簧H会让B咬合C，当自动盘顺时鐘转时，B便带动上鍊；反向旋转时，B则脱离C空转，十分简便可靠。再看积家889型的双向上鍊情况，以相同原理稍做调整即可；齿轮的序列因设计不同而有时会多会少，无需在意，重点在于CD两个离合轮，它们被设计在一个大约是正叁角型的板子上，与固定的支点各据叁角，因此是可有限活动的；当自动盘顺时鐘转时，C咬合E，反向时则是D咬合E，而E都是往上鍊的逆时鐘方向旋转。此外，还可看到自动上鍊轮系的止逆装置，即889中的F和宝璣图中的G。