Wie mechanische Uhren ihre Gangautonomie erreichen

Federhaus oder Mehrfederhaussystem – eine Frage der Quantität

 Redaktion
von Redaktion
am 27. August 2015

Eine durchschnittliche mechanische Uhr läuft nicht einmal 48 Stunden, wenn sie in der Zwischenzeit nicht neu aufgezogen wird. Um eine längere Gangautonomie – sprich: eine längere Gangdauer ohne erneute Energiezufuhr – zu erreichen, kann man eine längere Zugfeder benutzen oder mehrere Federhäuser einsetzen.

Die Lange 31 von A. Lange & Söhne bringt es dank des Handaufzugswerks L034.1 auf 31 Tage Gangautonomie.
Die Lange 31 von A. Lange & Söhne bringt es dank des Handaufzugswerks L034.1 auf 31 Tage Gangautonomie.

Das mechanische Uhrwerk ist ein ausgeklügeltes Energiesystem

Das Schwingsystem eines mechanischen Uhrwerks braucht nicht viel Kraft. Eine milliardstel Pferdestärke reicht aus, um die Oszillationen der Unruh samt der zugehörigen Spirale aufrechtzuerhalten – so haben es eidgenössische Uhreningenieure vor Jahrzehnten berechnet. Damit das Werk nicht stehen bleibt, ist regelmäßiger Energienachschub erforderlich. Den liefert bei tragbaren Uhren ein Federspeicher. Das Räderwerk − eine Getriebekette − wandelt seine langsamen, aber kraftvollen Rotationen in immer schnellere Drehungen um. Die mehrfache Energieübertragung von Zahnrad auf Zahntrieb bringt eine Vergrößerung des Weges und eine Reduktion der Kraft mit sich.

Genau berechnete Übersetzungsverhältnisse sorgen dafür, dass die Bewegungen des Räderwerks sowie die Unruhschwingungen unserem Zeitmaß gerecht werden. Leider sinkt die Antriebskraft des Federspeichers mit dessen zunehmendem Ablauf. Zudem wirkt sich dieser Ablauf nachteilig auf die Beständigkeit der Unruh-Amplitude aus, was wiederum die Gangstabilität negativ beeinflusst. Bei klassisch konstruierten Uhrwerken ist das Energiesystem so konzipiert, dass die Zugfeder mit ungefähr sieben Umdrehungen zwischen ihren beiden Befestigungspunkten im Federhaus vollständig gespannt ist. Im aufgezogenen Zustand sollte das halbe Federhaus von den eng aneinander liegenden Federwindungen ausgefüllt sein.

Seltener Anblick: Die in das Federhaus eingelegte Zugfeder verbirgt normalerweise der Federhausdeckel.
Seltener Anblick: Die in das Federhaus eingelegte Zugfeder verbirgt normalerweise der Federhausdeckel.

Die prinzipiellen Eigenschaften einer Zugfeder sowie des von ihr erzeugten Antriebsmoments gehen aus der sogenannten Federkennlinie hervor. Bei dieser zeigt sich, dass die Zugfeder bei Vollaufzug ein sehr hohes, im mittleren Bereich ein relativ gleichmäßiges und zum Schluss ein stark absinkendes Antriebsmoment liefert. Daher wird die anfangs überproportional hohe Federkraft heute meist durch die Gestaltung des äußeren Federhakens und des Gesperrs (Sperrfeder, Sperrkegel und Sperrrad) kompensiert. Das Gesperr ermöglicht es, dass sich die Zugfeder nach dem Loslassen der Aufzugskrone geringfügig entspannt. Dagegen finden die “Malteserkreuz”-Stellungen, die den Vollaufzug und den kompletten Ablauf des Federhauses verhindern, wegen ihrer komplizierten Handhabung kaum noch Verwendung.

Im Handaufzugwerk A. Lange & Söhne L034.1 nimmt das Doppelfederhaus einen Großteil des Raumes ein. Dafür speichert es auch genug Energie für eine 31-tägige Gangautonomie.
Im Handaufzugwerk A. Lange & Söhne L034.1 nimmt das Doppelfederhaus einen Großteil des Raumes ein. Dafür speichert es auch genug Energie für eine 31-tägige Gangautonomie.

Da einer Handaufzugsuhr idealerweise täglich – möglichst immer zur gleichen Zeit – über die Krone neue Energie zugeführt wird, nutzt man vom Moment des Aufzugsvorgangs an nur vier der sieben Umdrehungen tatsächlich zum Betrieb eines Uhrwerks. Die drei verbleibenden Umgänge bilden somit eine durchaus wünschenswerte Gangreserve, die Vergesslichen das Stehenbleiben ihrer Uhr erspart, sich jedoch mit einem Nachlassen der Ganggenauigkeit verknüpft. Die Gangdauer eines Uhrwerks resultiert aus der verfügbaren Anzahl der Federumdrehungen.

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