自動上鏈腕錶主要有單向和雙向兩種上鏈方式，並有一個可360度轉動的轉子（除了早期的部分機芯如歐米茄354機芯）。
雙向上鏈的結構，主要由自動陀、輪系、轉換器組成，現在轉換器和輪系基本已經合在一起了。雙向和單向上鏈的差別，就在於這個轉換器（也叫逆變器），這個結構可以將自動陀兩個方向的轉動，轉換成一個方向傳動給連接發條的齒輪上。
主要雙向自動上鏈類型
雙向上鏈的轉換器有很多種不同的類型，有平移式、棘爪式以及雙輪止逆式等等。
平移式就是當自動陀在不同方向轉動時，會帶動內部對應輪系發生平移，相當於增加/去掉一個中間齒輪，從而達到轉換方向的目的。
棘爪式最典型的例子，就是萬國的比勒頓上鏈系統，它的自動陀連接著一個心形凸輪，凸輪和上鏈推進杆頂部的凹槽嚙合，在自動陀處於不同方向上轉動時，會驅動推進杆兩個棘爪做出不同的動作，一個推一個放，達到上鏈的目的，其中的轉換器其實就是帶凹槽的推進杆。
雙輪止逆式這個名字是個人按照結構原理瞎起的，它的典型代表就是勞力士的恆動機芯。它由兩個和自動陀相連的齒輪（也即所謂的紅輪）來轉換，這兩個齒輪內部都有一個帶有鋸形齒的輪，與其嚙合的是紅輪上的凸點，雖然在上鏈時兩個紅輪一起轉，但是內部的鋸齒輪每次僅有一個是主動有效帶動上鏈齒輪的。
內部鎖定裝置
這個結構最著名的是ETA做的，為棘爪式系統。
這個結構由兩個齒輪組成，一個上部輪（D）和一個下部綸（D'），中間由簧片連接，取決於自動陀轉動的方向，這兩個輪經由簧片交替運行。
兩個簧片通過短銷連接在下部輪內，上輪和下輪動過簧片的「離合」來決定轉動步調是否一致。在上輪內側有一個帶凹槽的輪，它的作用就是控制簧片的「離合」。
當上部輪順時針轉動時，上部輪內側輪會驅動簧片向外延伸，從而使得簧片頂部抵住上部輪內側的凸口，簧片就會被帶著走，從而下部綸會跟著上部輪走。
當上部輪逆時針轉動時，上部輪的內側輪會釋放簧片，下部綸和上部輪「脫離」，此時下部綸由E'輪帶動。互補輪（E和E'）的原理和它是一樣的，不過方向相反。較低的兩個輪D'和E'相互嚙合，D和E相互分離由自動軸輪帶動。
止逆裝置
小鋼輪上的止逆棘爪對自動上鏈結構並沒有影響，它是避免發條自動釋放從而保存發條能量的結構。當手動上鏈時，立輪會帶動M（小鋼輪）轉動，此時M輪齒作用在棘爪G頂部的斜齒上，推動G向外走，從而不會阻止M轉動。當停止手動上鏈時，棘爪簧G'會將G壓回M齒槽內，從而阻止M轉動，大鋼輪F也就不會轉動了。
雙向自動上鏈時，由於輸出到F上的是G可「釋放」的方向，所以止逆棘爪G不會影響自動上鏈。另外，自動上鏈時，由於M在轉動，會帶動立輪轉動，但由於立輪上和離合輪之間處於「離」的狀態，所以不會帶動表把轉動。
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