Ein Uhrwerk mit 2 Federhäusern

Favre Leube mit 2 Federhäusern

Vor einigen Tagen kam ein interessantes Uhrwerk in die Werkstatt. Ich nutze die Gelegenheit den besonderen Mechanismus dieser Uhr zu beschreiben. Das Favre Leuba Kaliber 253 ist mit 2 Federhäusern ausgestattet. Welchen Vorteil dieser zusätzliche Aufwand bringt und wie die Vorrichtung funktioniert soll im folgenden Beitrag erklärt werden!

federkraftkurve

Im Bild sehen Sie den Verlauf einer Federkraftkurve einer „normalen“ Feder. Ganz am Anfang steigt die Federkraft recht steil an und wird dann relativ konstant größer. Kurz bevor die Feder ganz gespannt ist, steigt die Kurve noch einmal steil an. Dieses „natürliche“ Verhalten einer Zugfeder behindert den präzisen Gang einer Uhr.

Es ist sicher einleuchtend, dass eine Unruh, angetrieben von einer nur leicht aufgezogenen Feder viel geringer ausschwingt, als wenn sie mit aufgezogener Feder angetrieben wird! Interessant dabei ist, dass – rein theoretisch – eine Unruhe mit geringer Schwingungsweite genau so lange für eine Schwingung braucht, wie bei einer großen Schwingungsweite. Ähnlich ist es übrigens auch beim Pendel. Die Pendellinse eines nur leicht angestoßenen Pendels braucht – theoretisch – genau so lange bis sie wieder zum Ausgangspunkt zurückkehrt, als wenn diese stark angestoßen wird. Diese Eigenschaft eines schwingenden Körpers nennt man Ischochronismus! Ein wichtiges Wort in der Ausbildung eines Uhrmachers: Isochronismus = gleiche Schwingungsdauer bei unterschiedlicher Amplitude (Schwingungsweite).

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Das fast vollständig zerlegte Uhrwerk.

Leider entspricht die Theorie wieder einmal nicht der Praxis. Äußere Einflüsse wie Reibung und Luftwiderstand, aber auch der Impuls der Hemmung tragen dazu bei, dass ein Isochronismusfehler entsteht. In der Regel schwingt eine Unruhe mit zunehmender Schwingungsweite schneller. Dieser Effekt ist logischerweise nicht willkommen.

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Im Bild sehen Sie eine alte, schwache Zugfeder (links) und eine „frische“ rechts.

Das ganze Streben der Uhrmacherkunst zielt in erster Linie darauf ab, den Isochronismusfehler zu beseitigen. Dafür gibt es die verschiedensten Ansätze.
Eine relativ einfache und logische Lösung ist die Maltesterkreuz-Stellung, die einfach die steilen Teile der Federkraft-Kurve „wegschneidet“ .
Eine weitere Erkenntnis ist, dass der Isochronismusfehler natürlich nicht so sehr in Erscheinung tritt, wenn die Feder selbst eine konstantere Kraft liefert. Ein großer Fortschritt war eine hightec Legierung für die Zugfeder. Diese Legierung (Nivaflex) ist nahezu ermüdungsfrei und ermöglicht eine besondere Form der Feder, die sogenannte S-Form welche die Feder einnimmt, wenn sie aus dem Federhaus genommen wird. Diese S-Form ist nur mit der hochelastischen Legierung Nivaflex zu realisieren, da die äußeren Umgänge der Feder hier entgegen ihrer Lage im Federhaus “ vorgespannt“ sind. Nivaflex Zugfedern zeigen im Test einen flacheren Verlauf der Federkraft-Kurve.

Wenn eine Zugfeder dünner ist, steigt die Federkraftkurve auch langsamer an. Nun liegt es natürlich auf der Hand, dass eine Feder nicht einfach dünner gemacht werden kann, da ja auch damit ihre Kraft und ihr Energiespeichervermögen nachlässt.
Die Lösung hier: Es werden 2 Federhäuser verwendet die “ parallel“ geschaltet werden.

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schematische Darstellung der Funktion

Der Aufwand hierfür ist nicht gering. Ein weiteres Federhaus und einige Rädchen und Triebe sind nötig, damit das ganze funktioniert. Aber der Aufwand lohnt.
Im Bild oben sehen Sie die schematische Darstellung des Mechanismus. Die Aufzugräder von der Krone bis zum Federkern im Blau- und Grauton. Dann die Federhäuser (Gelb) die die Kraft mittels eines Übertragungsrades an das Minutenrad weitergeben. Das Minutenrad dreht sich gegen den Uhrzeigersinn, weil das Schema von der Rückansicht aus dargestellt wurde.

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Als das Uhrwerk wieder zusammengebaut war testete ich sofort das Gangergebnis. Die Zeitwaage zeigt bei Vollaufzug einen Vorgang von 5 Sekunden an, am nächsten Tag nach 24 Std. Gangzeit einen Gang von +4 Sekunden, der Unterschied ist also nur 1 Sekunde. Die Gangreserve betrug 40 Stunden, das heißt die Uhr läuft mit einmal aufziehen fast 2 Tage. Auch die Gangdifferenzen in den verschiedenen Lagen waren minimal, so dass abschließend von einem hervorragendem Gangergebnis gesprochen werden kann.

Hier noch ein paar Daten für technisch Interessierte: 
Kaliber: Favre Leuba 253 
Werkgröße 11,5´´´ (Linien) 
Zentralsekunde 
Federstärke 0,05 mm (normal sind 0,10 -0,12 mm) 
Gangreserve 40 Std. 
Federhausumdrehungen 9 1/4 

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