自動上鍊機制簡介

機械錶以發條儲存動能，但發條盒空間有限，如何保持動能源源不絕，而又不用常常手動上鍊，自懷錶時代就已經是製錶師想要解決的問題，更何況透過自動上鍊還能隨時讓發條保持在穩定的動能狀態，對於走時的精準度也很有幫助。1770年瑞士的Abraham-Louis Perrelet發明了自動上鍊的懷錶，其設計是以360度旋轉的自動盤帶動上鍊輪系，與現今的常見設計接近，不過懷錶是放在口袋裡的，不像手錶能常隨著手部動作變換角度進行上鍊，而且當時設計未臻完美，即使在數年之後寶璣改良成擺錘式的自動盤，也沒能普及。直到1920年代開始，手錶的自動上鍊裝置才再度受到重視，英國製錶師John Harwood於1924年發明撞錘式的自動上鍊系統，進入1930年代後，各種現在看來十分新奇的設計陸續出現，其中最優秀的是自動盤能360度旋轉的勞力士設計，如今已成為最普遍的自動上鍊類型。之後的數十年間，陸續有新的發明，但多數並不實用，目前還有少數品牌在使用而且效果不錯的，最知名的是IWC的「啄木鳥」、精工的「魔術槓桿」，以及近年寶齊萊使用的環型自動上鍊裝置。同類自動上鍊裝置的原理都不會差太多，但各種機芯的變化則有很多種，本文將說明現代自動上鍊的基本原理與較普遍的轉向裝置。

▲ Perrelet製作的自動懷錶
從背面及側面可以看到相當厚實的自動盤，若光從外觀來看的話，與現代的設計差別不很大。

1.基本運作與動力來源
我們先以ETA 2541（2824的前身）為參考，說明自動上鍊組件的名詞，如圖解所示：1自動盤、2自動輪、3與4組成自動一番輪（輔助轉向輪）、5與6組成自動二番輪（轉向輪）、7自動三番輪（減速輪）、與8自動四番輪（上鍊輪）、9大鋼輪、10發條盒。3-6也可統稱為轉向輪，作用在於將自動盤順、逆時鐘旋轉的相反力量轉變成相同方向以進行上鍊動作。自動盤雖重，但通常發條扭力更大，不易直接上鍊，而減速輪與上鍊輪的圓心部分都還有一層小齒輪，因此可以透過齒輪比的調節，讓快速轉動的齒輪輸出較大扭力以順利上鍊。而自動盤的固定方式基本上有如圖所示的滾珠式與軸心式軸承，一般來說滾珠式較為靈活，但勞力士的軸心式也獲極高評價，結構的好壞最終還是要依機芯整體設計而定。

▲ ETA 2451自動上鍊圖解
1到10為能量從自動盤傳遞到發條盒的過程，關鍵在於3、4同軸與5、6同軸的兩組轉向輪。

2.棘輪式轉向輪
棘輪結構指的是能控制齒輪只做單向作用的設計，這樣才能讓自動盤一邊空轉，而另一邊可以上鍊。先以單向上鍊的ETA 7750為例，其轉向輪B由上而下可以分為上層齒輪、棘輪、下層齒輪、軸心小齒輪，後面三者連動，可以與上層齒輪作反方向旋轉，因此只有自動盤（已卸除，軸心在A的位置）往上鍊方向旋轉時，才會傳動到減速輪C。若在雙向上鍊的情況，則像ETA 2451一樣，再加一個輔助轉向輪即可。各品牌的棘輪結構稍有不同，但原理不變，可透過勞力士的設計來了解；紅輪內部有一個棘輪與兩組棘爪，棘輪與軸心小齒輪連動，而棘爪與紅輪相連，紅輪逆時鐘旋轉時，棘爪勾動棘輪，反方向則棘輪會滑開，因此自動盤不管如何轉動，都能讓帶動減速輪的軸心小齒輪只做逆時針旋轉進行上鍊；兩個紅輪並列，便達到雙向上鍊的效果。歐米茄的1045型機芯是更為簡單的做法，只有單向能量可轉動減速輪C。

▲ ETA 7750單向上鍊轉向輪
圖中可看到轉向輪B為多層結構，下層齒輪較上層齒輪稍大，兩輪間隱約可以看到棘輪裝置。

▲ OMEGA 1045型單向上鍊機芯
軸心式軸承穿過自動一番輪B，配合自動盤上的條型棘爪A，讓B只能單向旋轉上鍊。

▲ 勞力士棘輪結構
A.棘輪，B.棘爪，C.軸心小齒輪，D自動輪，自動輪只與一個紅輪接觸。另一個紅輪結構相同。

▲ 勞力士雙向自動上鍊輪系
A.固定軸心式軸承的鎖片，B.自動輪，C.減速輪，C亦有軸心小齒輪，藉以傳動下一個齒輪。

3.離合式轉向輪
離合式的基本原理是當自動盤往上鍊方向轉動時，自動盤將離合齒輪推到與減速輪咬合的位置；反向旋轉時則自動輪將離合輪推往反方向，使之不與其他齒輪咬合而空轉。以寶璣550機芯為例，離合輪B與定位桿I分別做在同一零件的不同位置，因此連動，而透過機板高度能限制I和B的活動範圍，定位彈簧H會讓B咬合C，當自動盤順時鐘轉時，B便帶動上鍊；反向旋轉時，B則脫離C空轉，十分簡便可靠。再看積家889型的雙向上鍊情況，以相同原理稍做調整即可；齒輪的序列因設計不同而有時會多會少，無需在意，重點在於CD兩個離合輪，它們被設計在一個大約是正三角型的板子上，與固定的支點各據三角，因此是可有限活動的；當自動盤順時鐘轉時，C咬合E，反向時則是D咬合E，而E都是往上鍊的逆時鐘方向旋轉。此外，還可看到自動上鍊輪系的止逆裝置，即889中的F和寶璣圖中的G。