Je gleichmäßiger der Antrieb, desto genauer die Uhr

Die Konstant-Kraft-Hemmung in der Uhr

Wenn die Spannung im Federhaus abnimmt, wird auch die Schwingungsweite der Unruh kleiner. Dieses Phänomen wirkt sich negativ auf die Ganggenauigkeit der Uhr aus. Damit die Unruh immer gleich weit schwingt, muss die über das Räderwerk und die Hemmung übertragene Kraft gleich groß bleiben. Solange der Kraftfluss bis zur Unruh aber durchgängig ist, beeinflusst eine abnehmende Federspannung auch die Amplituden. Unterschiedliche Lösungsansätze zielen deshalb darauf ab, die abnehmende Energie aus der Feder mithilfe zusätzlicher Mechanismen in ein gleichbleibendes Moment umzuwandeln. Eine Möglichkeit besteht darin, zwischen Federhaus und Räderwerk ein stufenloses Getriebe mit Kette und Schnecke zu schalten, eine andere ist der Konstant-Kraft-Mechanismus.

Er unterbricht den kontinuierlichen Ablauf des Räderwerks, um durch die Abgabe von gleichmäßigen Impulsen die Unruh mit stets gleich bleibender Energie zu versorgen und damit die Amplituden und den Gang stabil zu halten. Eine Hilfskonstruktion zwischen Ankerrad und Hemmung, die vor jedem Impuls neu gespannt wird, sorgt dafür, dass jeder Kraftstoß die gleiche Antriebswirkung auf die Unruh hat – und zwar unabhängig davon, in welchem Spannungszustand sich die Feder im Federhaus gerade befindet. Die erste Spezialhemmung mit konstanter Kraft baute Thomas Mudge 1755 für einen Chronometer-Wettbewerb des britischen Parlaments.

Girard-Perregaux: Constant Escapement im Karbon-Titan-Gehäuse

Eine hochmoderne Hemmung mit konstanter Kraft ist die "Constant Escapement" von Girard-Perregaux. Eine Silizium-Feder wird von zwei Ankerrädern aufgeladen, um stets gleich große Energiemengen an die Unruh abzugeben. Das hört sich einfach an, es handelt sich dabei aber um ein hochkomplexes Vorspannwerk, das nur wenige Hersteller zu realisieren vermögen. (Eine ausführliche Beschreibung der Funktionsweise der Constant Escapement finden Sie hier). Auf Englisch heißt der Mechanismus "constant force escapement", auf Französisch "remontoir d'égalité", im Deutschen spricht man von einem "Nachspannwerk", wie beispielsweise A. Lange & Söhne. In der Lange 31 wird eine Spiralfeder alle zehn Sekunden mit der Kraft aus zwei Federhäusern über das Räderwerk gespannt. Die dabei aufgenommene Energie reicht aus, um sie in den folgenden zehn Sekunden als konstante Kraft an die Hemmung abzugeben.

In diesem Punkt unterscheidet sich das Lange-Nachspannwerk von einem Konstant-Kraft-Mechanismus im herkömmlichen Sinne, wie ihn Girard-Perregaux realisiert. Dessen Siliziumfeder gibt mit jedem Impuls die gleiche Antriebsenergie an die Unruh ab. Wieder anders funktioniert der Konstant-Kraft-Mechanismus der IWC. Er integriert zwischen Sekundenrad und Ankerrad eine zusätzliche Hemmung. Diese spannt jede Sekunde eine Spiralfeder, die als temporäres Energiereservoir das Ankerrad mit Kraft versorgt, um die Unruh am gleichmäßigen Schwingen zu halten. Letzteres ist schließlich der Sinn eines Konstant-Kraft-Mechanismus, egal, ob dieser nach ursprünglicher Definition oder als modifizierte Konstruktion realisiert ist. MaRi