機械錶自動上鏈好還是手動上鏈好（以技術角度深度解析）

2023-05-07 20:00:14

在發條發明之前，機械鐘的運行需要依賴重力推動，現今使用重錘的機械鐘仍採用相同的原理，此類設計是藉由重錘往下掉的力量來帶動走時輪系，搭配鐘擺穩定的擺動控速，便可達到精準計時的效果。

無自動陀的朗格手動機械錶與有自動陀的積家自動機械錶

然而，這種結構無法縮小隨身攜帶，直到1500年前後，發條的使用，才開啟了懷表的序幕。早期懷表採用鑰匙上鏈，在面盤或背面留有上鏈孔，插入相合的鑰匙（上鏈器），就可以帶動發條盒，進行上鏈。到了1842年Adrien Philippe（百達翡麗早期合伙人）發明了免鑰匙上鏈系統，透過錶冠即可上鏈，這項發明影響至今，錶冠上鏈仍是主流。

手動上鏈機心機制

手動上鏈的結構並不複雜，基本上透過旋轉錶冠帶動把頭上的立輪，驅動小鋼輪、大鋼輪，進而帶動大鋼輪下方與之同軸的發條盒上鏈。當然隨著機心的設計不同與歷史的演變，會有稍微的變型，甚至發展成相當前衛的手動上鏈模式，但基本的原理都是相同的。

若從實用性的角度來看，上鏈的過程最好順暢省力，零件應經久耐用，因此有些高端的機心將吉車的輪齒做成斜齒，在帶動小鋼輪時可以更為順暢，例如百達翡麗的215機心與下面的真力時古董機心即屬此類。另有些機心會把立輪與大小鋼輪的輪齒做得較為粗壯，高檔古懷表中甚至做成美觀且不易斷裂的狼牙齒，可惜在現代手錶很少採用。

▲採用鑰匙上鏈的懷表

面盤上的孔洞即為上鏈孔，高檔的表款會在孔的周圍套上金屬環，以避免鑰匙插入時損傷面盤。

1.錶冠單向上鏈

真力時135型機心（見下圖）的錶冠單向上鏈輪系排列屬於標準形式，對照上鏈輪系圖便可以清楚看出從錶冠、立輪、小鋼輪、大鋼輪、發條盒的一連串作動，這就是基本的傳動流程。其中需要特別說明的是立輪與離合輪間設有離合齒輪，以上鏈方向旋轉錶冠時，才能帶動立輪轉動；若以反方向上鏈，離合齒輪便會先跳脫後再復位，立輪則不動作，也就不會轉動小鋼輪。

在上述的基本結構上，隨著機心空間配置的需要，可以在各輪系間加入一些中介齒輪，而發展出許多不同的輪系排列。另有些手錶的錶冠作成水平式設計，如2010年發表的香奈兒神秘逆行手錶，主要的的差別是把立輪改成水平放置，輪系方面仍不脫上述的基本結構。

此外，視機心設計的需要，小鋼輪也可以做成雙層結構，如立輪與下層輪齒咬合，而上層輪齒與大鋼輪咬合，上下層輪齒比例的不同，會影響上鏈的力道與時間，原理與腳踏車的前後變速系統相同。

▲ 示範機心-真力時135機心

大小鋼輪十分明顯，隱約還可看到與小鋼輪垂直的立輪輪齒。大鋼輪左側為防逆轉的止逆裝置。

2.錶冠雙向上鏈

錶冠雙向上鏈的設計則如積家的182型大自鳴機心，兩個大鋼輪分列小鋼輪兩側，大鋼輪底下各有一個發條盒，分別作為報時與走時動力之用；其把頭上面取消離合齒輪，因此不管是順時針或逆時針方向旋轉，都可以帶動立輪運作。

一般立輪直接與小鋼輪咬合，此機心則在立輪與小鋼輪間多了一個中介輪，稍有不同。不管從那一個方向上鏈，都只會有一邊的大鋼輪確實上鏈，另一邊則是空轉。其關鍵設計在於大鋼輪內的特殊止逆裝置，基本上此類大鋼輪可以分成幾個部份，中央鋼輪（與發條軸心連動）、外側鋼輪以及與之連動的兩個止逆裝置；外側鋼輪及止逆裝置可以和中央鋼輪分開旋轉：當止逆裝置能勾住中央鋼輪時，則同方向旋轉，反之勾不住時，就相反方向各轉各的。稍作觀察可以發現兩個大鋼輪的中央鋼輪與止逆裝置的鉤爪方向剛好相反，因此當錶冠作不同方向旋轉時，便可分別為兩個發條盒上鏈。

▲ 積家380型計時機心

只能看到兩個並排的大鋼輪與一個中介輪，小鋼輪隱藏在夾板下方，從夾板上可見其軸孔。

3.特殊上鏈設計

不一樣的設計最能令人印象深刻，因此許多品牌開發了自產機心，而特殊的上鏈方式也隨之產生。其中有些看起來雖然前衛，但採用額外的上鏈器來上鏈，其實和早期的上鏈設計更為接近，可以說是設計師融合古今制表技術，才創造出來的。

當然，這類要額外工具才能上鏈的設計雖然在使用上有困擾，卻也多了一份上鏈的樂趣，話說回來，這些手錶的收藏性遠大於實用性，收藏家或投資客對這獨一無二的設計仍以喜歡居多。

其中最為特別的莫過於帕瑪強尼Bugatti Type 370的PF 370機心，上鏈時以名為Choke的筆形上鏈器代替傳統的鑰匙，筆的兩端分別可以作為上鏈與校時之用；上鏈前，先把筆夾打開，順時針旋轉筆身即可在筆內儲存動能，接著以書寫的姿勢，將筆尖插入上鏈孔，便會自動釋出動能，穩定快速旋轉上鏈，Choke內設有自動離合系統，滿鏈後會自動停止上鏈動作。

▲朗格31

Lange 31的錶冠只能調校時間，因其31日鏈的雙發條扭力太強，故須利用專門的上鏈器從背後的上鏈孔上鏈。

▲ 帕瑪強尼

Bugatti Type 370 須用Choke進行上鏈，將Choke的筆尖插入A處，便可自行上滿鏈，速度快而且動作穩定。

▲雅典

Freak Blue Phantom的發條盒幾乎佔據整個機心的面積，上鏈時直接旋轉底蓋外緣，扭緊發條上鏈。

▲Cabestan

此表左邊是芝麻鏈裝置，右邊顯示時間。上鏈時須將類似把手的上鏈器安裝在側邊，直接扭轉寶塔輪上鏈。

手動上鏈機心機制

機械錶以發條儲存動能，但發條盒空間有限，如何保持動能持續長久，而又不用常常手動上鏈，從懷表時代就已是制表師想要解決的問題，何況透過自動上鏈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發明了自動上鏈的懷表，其設計是以360度旋轉的自動陀帶動上鏈輪系，與現今的常見設計接近，不過懷表是放在口袋裡的，不像手錶能常隨著手部動作變換角度進行上鏈，而且當時設計不是很成熟，即使在數年後寶璣改良成擺錘式的自動陀，也沒能普及。

直到1920年代開始，手錶的自動上鏈裝置才再度受到重視，英國制表師John Harwood於1924年發明撞錘式的自動上鏈系統，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陀能360度旋轉的勞力士設計，如今已成為最普遍的自動上鏈類型。

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鏈裝置。同類自動上鏈裝置的原理都不會差太多，但各種機心的變化則有很多種，本文將說明現代自動上鏈的基本原理與較普遍的轉向裝置。

▲ Perrelet製作的自動懷表

從背面及側面可以看到相當厚實的自動陀，若只從外觀來看的話，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ETA2824為參考，說明自動上鏈組件的名詞，如圖解所示：1自動陀、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（上鏈輪）、9大鋼輪、10發條盒。3-6也可統稱為轉向輪，作用在於將自動陀順、逆時鐘旋轉的相反力量轉變成相同方向以進行上鏈動作。

自動陀雖重，但通常發條扭力更大，不易直接上鏈，而減速輪與上鏈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鏈。而自動陀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心整體設計而定。

▲ETA2824自動上鏈圖解

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，這樣才能讓自動陀一邊空轉，而另一邊可以上鏈。先以單向上鏈的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，因此只有自動陀（已拆除，軸心在A的位置）往上鏈方向旋轉時，才會傳動到減速輪C。

若在雙向上鏈的情況，則像ETA2824一樣，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，因此自動陀不管如何轉動，都能讓帶動減速輪的軸心小齒輪只做逆時針旋轉進行上鏈；兩個紅輪並列，便達到雙向上鏈的效果。歐米茄的1045型機心是更為簡單的做法，只有單向能量可轉動減速輪C。

▲ ETA 7750單向上鏈轉向輪

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。

▲歐米茄1045型單向上鏈機心

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只能單向旋轉上鏈。

▲ 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。

▲ 勞力士雙向自動上鏈輪系

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，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陀往上鏈方向轉動時，自動陀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機心為例，離合輪B與定位杆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，當自動陀順時鐘轉時，B便帶動上鏈；反向旋轉時，B則脫離C空轉，十分簡便可靠。

再看積家889型的雙向上鏈情況，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；當自動陀順時鐘轉時，C咬合E，反向時則是D咬合E，而E都是往上鏈的逆時鐘方向旋轉。此外，還可看到自動上鏈輪系的止逆裝置，即889中的F和寶璣圖中的G。

▲ 寶璣550型自動上鏈輪系

能量從自動輪A（已拆除），經過離合輪B，經CDE到達發條盒F。可限制B的離合範圍。

▲ 積家889型雙向上鏈輪系

A到E是傳動路徑，接續再至發條盒。離合輪CD可適當位移，同一時間只有其一能接觸到E。

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