Введение

Устройство для измерения времени, приводимое в действие пружиной, которая заводится от движения владельца. Автоматические часы, также известные как часы с автоподзаводом или просто автоматические, – это механические часы, в которых естественные движения владельца обеспечивают энергию для завода главной пружины, делая ручной завод ненужным при достаточном времени ношения. Они отличаются от механических часов с ручным заводом тем, что последние необходимо регулярно заводить вручную.

Операция

В механических часах зубчатые передачи приводятся в движение спиральной пружиной, называемой основной пружиной. В часах с ручным заводом энергия накапливается в основной пружине путем вращения ручки, заводной головки, на боковой стороне часов. Затем энергия от основной пружины приводит в действие часовой механизм, пока он не разрядится, требуя повторного завода пружины. Механизм автоматического завода имеет устройство, которое накручивает основную пружину, используя естественные движения тела владельца. Часы содержат осциллирующий (колеблющийся) груз, вращающийся на оси. Обычные движения часов в кармане пользователя (для карманных часов) или на руке пользователя (для наручных часов) заставляют ротор вращаться на своей оси, которая соединена с храповым механизмом завода. Таким образом, движение часов преобразуется во вращательное движение груза, которое через серию реверсивных и редукторных передач в конечном итоге накручивает основную пружину. Существует множество различных конструкций современных механизмов автоматического завода. Некоторые конструкции позволяют накручивать часы только при движении груза в одном направлении, в то время как другие, более совершенные механизмы, имеют два храповика и накручивают основную пружину как по часовой стрелке, так и против нее. Полностью накрученная основная пружина в типичных часах может запасать достаточно энергии примерно на два дня, позволяя часам продолжать работать ночью в неподвижном состоянии. Во многих случаях автоматические наручные часы также можно заводить вручную, вращая заводную головку, чтобы часы продолжали работать, когда их не носят, и в случае, если движения запястья владельца недостаточны для автоматического завода.

Предотвращение перегрузки

Самонавивающиеся механизмы продолжают работать даже после полного завода основной пружины. Если бы использовалась простая пружина, это создало бы избыточное напряжение на ней. Это могло бы привести к поломке пружины, а даже если этого не произойдет, может возникнуть проблема, известная как "стук" или "перебег". Избыточное усилие, передаваемое на ход часового механизма, может заставить балансовое колесо вращаться с чрезмерной амплитудой, из-за чего ролик импульса ударится о заднюю часть вилочных рогов палетной вилки. Это приведет к тому, что часы будут спешить, и может сломать ролик импульса. Чтобы предотвратить это, на основной пружине устанавливается механизм скольжения, который не позволяет ей быть перетянутой.

Сдвижная пружина или "узел"

Устройство "скользящей пружины" было запатентовано Адриеном Филиппом, одним из основателей Patek Philippe, 16 июня 1863 года, задолго до появления самозаводных наручных часов. В обычном барабане часового механизма наружный конец спиральной пружины прикреплен к внутренней стороне барабана. В скользящем барабане главная пружина прикреплена к круговой стальной пружине расширения, часто называемой "уздечкой", которая прижимается к внутренней стенке барабана, имеющей насечки или выемки для ее фиксации. Пока главная пружина не полностью накручена, уздечка удерживает ее трением о стенку барабана, позволяя производить накрутку. Когда главная пружина достигает полного завода, ее сила становится больше, чем сила уздечки, и дальнейшая накрутка освобождает уздечку из выемок, позволяя ей просто скользить по стенке, предотвращая дальнейшее накручивание главной пружины. Уздечка должна прижиматься к стенке барабана с достаточной силой, чтобы позволить главной пружине полностью накручиваться, но не перезаводиться. Если прижим слишком слабый, уздечка начнет скользить до того, как главная пружина будет полностью накручена, что является дефектом, известным как "ползучесть главной пружины", и приводит к уменьшению времени автономной работы. Дополнительным преимуществом этого устройства является то, что главная пружина не может быть сломана из-за чрезмерного ручного завода. Эта особенность часто описывается в рекламе часовых компаний как "неразрушимая пружина".

Гарвудские наручные часы "Бампер": 1923

Изобретён Джоном Харвудом, часовым мастером из Болтона, Англия, который 7 июля 1923 года получил британский патент совместно со своим финансовым партнёром Гарри Каттсом, а 16 октября 1923 года – соответствующий швейцарский патент. Система Харвуда использовала маятниковый вес, который качался при движении владельца, заводя главную пружину. Рачеточный механизм заводил главную пружину только в одном направлении. Вес не совершал полный оборот в 360°; пружинные амортизаторы ограничивали его колебания примерно до 180°, чтобы способствовать возвратно-поступательному движению. Этот ранний тип механизма автоподзавода теперь известен как «молоток» или «бампер». Как и его предшественники XVIII века, часы Харвуда также имели проблему с рывками, поскольку «латунный вес слишком резко ударялся о ограничительные штифты при качании». В полностью заведённом состоянии часы Харвуда могли работать автономно в течение 12 часов. Они не имели традиционной заводной головки, поэтому время устанавливалось вручную путём вращения безеля вокруг циферблата. Первые часы были произведены при содействии швейцарской часовой компании Fortis и поступили в продажу в 1928 году. Тридцать тысяч экземпляров были изготовлены до того, как компания Harwood Self Winding Watch Company обанкротилась в 1931 году во время Великой депрессии. Часы с механизмом «бампер» стали первыми коммерчески успешными автоматическими часами; они производились несколькими производителями часов высокого класса в 1930-х и 1940-х годах.

Ролекс

Компания Rolex Watch Company усовершенствовала конструкцию Харвуда в 1930 году и использовала её в качестве основы для компании Shants, в которой центрально расположенный полукруглый груз мог вращаться на полные 360°, в отличие от примерно 200° у механизма «бампер». Версия Rolex также увеличила запас энергии в основной пружине, что позволило часам работать автономно до 35 часов. Информация о роторных часах XVIII века не была опубликована до 1949 года. Хотя Oyster Perpetual, вероятно, являлся оригинальной разработкой, компания могла быть знакома с патентом Ковиота 1893 года, который повторно изобрел конструкцию XVIII века.

Глицин и массовое производство автоматики

С истечением срока действия патента Джона Харвуда на часы с автоподзаводом в начале 1930-х годов, основатель Glycine Эжен Мейлан начал разработку собственного механизма автоподзавода. Конструкция Мейлана была необычной: отдельный модуль, который можно было использовать практически с любым часовым механизмом калибра 8,75 линий (19,74 миллиметра). В октябре 1930 года Glycine представила свои первые часы с автоподзаводом, использующие этот модуль, которые стали первыми в мире серийно выпускаемыми часами с автоподзаводом. Это позволило Glycine пережить глобальную депрессию 1930-х годов, которая привела к закрытию многих швейцарских часовых мастерских.

Круглометалл

Следующая разработка для автоматических часов появилась в 1948 году у Eterna Watch. Для эффективного завода часов одним из ключевых требований к ротору является значительный вес. До этого момента лучшим подшипником, используемым в часах, был подшипник на драгоценных камнях, который идеально подходил для маленьких зубчатых колес. Однако ротору требовалось иное решение. В 1948 году Eterna представила решение, которое используется и сегодня: шарикоподшипники. Шарикоподшипники обеспечивают надежную поддержку для вращения тяжелого объекта плавно и безотказно, даже при ненормальных нагрузках, например, при падении часов. Вскоре после этого Eterna внедрила двухсторонний завод с помощью зубчатой передачи.

Бухерер, Карл Ф.

К 1960-м годам автоматический завод стал широко распространенным в качественных механических часах. Поскольку вес ротора, необходимый для автоматических часов, занимает значительное место в корпусе, увеличивая его толщину, некоторые производители качественных часов, такие как Patek Philippe, продолжают создавать часы с ручным заводом, которые могут быть тонкими до 1,77 миллиметра. Однако в 2007 году Carl F. Bucherer реализовал новый подход, отказавшись от ротора и используя периферийный источник энергии, где зубчатое кольцо и вращающийся сегмент с несбалансированной массой из вольфрама охватывают весь механизм, вращаясь на углеродных роликах при каждом движении часов. Система муфт захватывает энергию. Отсутствие ротора позволяет создавать более тонкие часы, а сверхплотный вес, колеблющийся по большей траектории, повышает вероятность достижения большего запаса хода при тех же движениях руки.