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29. August 2017

Der Antrieb durch Kette und Schnecke

Lebenswichtige Präzision

Der Antrieb über Kette und Schnecke zählt zu den effektivsten Komplikationen zur Erhöhung der Ganggenauigkeit einer mechanischen Uhr. Er fand sich vor allem in Marinechronometern – Zeitmessern, von deren Präzision das Leben einer ganzen Schiffsbesatzung abhängen konnte. Die Meisteruhrmacher von Lange haben diesen Mechanismus erstmals in die winzigen Dimensionen einer Armbanduhr integriert. Wie viel Fingerspitzengefühl diese Aufgabe erfordert, verdeutlichen schon die technischen Daten der Kette. Sie besteht aus 636 Einzelteilen und misst im Querschnitt 0,6 mal 0,3 Millimeter.

Die Gesetze der Physik nutzen

Es ist eine Gesetzmässigkeit der Physik, dass die Antriebskraft der Aufzugsfeder nach Vollaufzug hoch und gegen Ende der Gangdauer wesentlich geringer ist. Dadurch können Gangabweichungen entstehen. Der Antrieb über Kette und Schnecke funktioniert wie ein stufenloses Getriebe. Er gleicht den Kraftverlust der Aufzugsfeder aus und sorgt dafür, dass das Uhrwerk stets gleichmäßig angetrieben wird. Dadurch läuft die Uhr exakt.

Sichtbare Kraftübertragung

Grosszügige Öffnungen in der Dreiviertelplatine ermöglichen es, das Zusammenspiel der vielen Einzelteile durch den Saphirglasboden zu beobachten. Bei Vollaufzug ist die Kette komplett auf die Schnecke aufgerollt. Beim Ablaufen der Uhr dreht sich das gesamte Federhaus um sich selbst und wickelt dabei die Kette auf. Damit dreht es die Schnecke, die das Drehmoment über ein Antriebsrad an das Räderwerk weitergibt. 

Kraftausgleich nach dem Hebelprinzip

Der Antrieb über Kette und Schnecke folgt dem Hebelprinzip. Die Schnecke hat die Form eines Konus, um dessen Seitenwand sich eine spiralförmige Nut windet. Mit voller Kraft zieht das Federhaus an der Spitze des Konus, das heisst am kürzeren Hebel. Während die Feder an Kraft verliert, läuft die Kette zum breiten Ende hin ab – mit wachsendem Radius wird der Hebel immer länger. 

Ein Antrieb mit Vorwärts- und Rückwärtsgang

Damit die Uhr auch während des Aufziehens ungehindert weiterlaufen kann, verfügt die Schnecke in ihrem Inneren über ein winziges Stufenplanetengetriebe. Dieses sorgt dafür, dass die Kraftübertragung auch während des Aufziehens nicht unterbrochen wird, obwohl sich die Schnecke dabei entgegen der Ablaufrichtung dreht.

Der perfekte Mittelteil

Bei maximalem Aufzug und kurz vor dem vollständigen Ablaufen der Uhr stösst der Kette-Schnecke-Mechanismus an seine Grenzen. Denn in beiden Fällen nimmt die Antriebskraft der Aufzugsfeder plötzlich stark und unberechenbar ab. Damit höchste Präzision gewährleistet ist, wird die Gangdauer auf den mittleren Bereich begrenzt, in dem die Energieabgabe gleichmässig und kalkulierbar nachlässt.

Blockierung vor maximalem Aufzug

Damit der Bereich des plötzlichen Kraftverlusts bei Vollaufzug umgangen wird, kommt ein Blockiermechanismus zum Einsatz. Er verhindert, dass die Feder bis zum Anschlag aufgezogen werden kann: Ein Niet (1) auf der Kette aktiviert ein Hebelsystem (2), an dessen Ende ein Arretierzahn (3) in das Sperrrad (4) eingreift. Die fest mit dem Sperrrad verbundene Schnecke (5) wird dadurch blockiert.

 

Blockierung vor maximalem Ablauf

Ein zweiter Mechanismus verhindert das Eintreten in den zweiten Bereich plötzlichen Kraftverlusts. Er stoppt die Uhr, bevor sie vollständig abgelaufen ist: Ausgangspunkt ist das Gangreserverad (6). Es dreht sich während der 36-stündigen Gangdauer um etwa 300 Grad. Am Ende der Drehung fällt das eine Ende des Hebels (7) in die Aussparung des Gangreserverades. Gleichzeitig schwenkt sein anderes Ende (8) in den Bereich des Sperrfingers (9). Dieser ist mit der Sekundenradwelle verbunden und dreht sich pro Minute genau einmal. Spätestens nach 60 Sekunden stösst er an den Hebel und blockiert das ganze Uhrwerk.

 

(Quelle Bilder & Text: A. Lange & Söhne)