10/27/2023
 8 Minuten

Eine Uhr, zwei Herzen – Zeitmesser mit zwei Hemmungen

Von Tim Breining
MB&F-2-1

Die Unruh: Sie darf als Herz und Taktgeber einer Uhr in keinem mechanischen Zeitmesser fehlen. Damit erzähle ich Ihnen sicher nichts Neues. Neben dem hörbaren Ticken und den gegenüber Quarzuhren fließenden Bewegungen des Sekundenzeigers ist die Schwingung der Unruh einer der sicheren Indikatoren dafür, dass man es mit einer mechanischen Uhr zu tun hat. Meist kann man diesem Schauspiel durch den Glasboden und manchmal durch einen Ausschnitt auf dem Zifferblatt folgen.

Und dann gibt es noch jene außergewöhnlichen Modelle, die nicht nur mit einer, sondern sogar zwei oder vier (!) Unruhen auftrumpfen. Ein Phänomen, dass sowohl in günstigen Modellen wie auch in der Haute Horlogerie anzutreffen ist. Was verbirgt sich hinter den Uhrwerken, die mehr als eine notwendige Hemmung in ihrer Konstruktion integrieren? Sind es handfeste, technische Gründe oder gilt das Motto „Viel hilft viel“? Wie kann eine Uhr im geringen dreistelligen Preisbereich mit doppelter Hemmung konstruiert werden, wenn wir dies sonst eher bei fünf- oder gar sechsstellig bepreisten Exemplaren begehrter Marken erwarten?

All diesen Fragen wollen wir nachgehen, indem wir in die Technik einiger herausragender Vertreter derartiger Uhren tiefer eintauchen. Dabei wird sich zeigen, dass sich hinter scheinbar ähnlichen Konzepten eine Vielzahl unterschiedlicher Konstruktionen verbergen, die unterschiedlicher nicht sein könnten – abgesehen vom ersten optischen Eindruck, der eine Verwandtschaft nahelegt.

MB&F HM9 – Kopplung zweier Hemmungen per Differential

Um uns einer ersten Anwendung von zwei Unruhen in einer einzigen Uhr zu nähern, müssen wir etwas ausholen – versprochen, es lohnt sich!

Ob man sie aus Autos oder von Lego-Modellen kennt: Die meisten haben schon mal von einem Differentialgetriebe gehört. Ein essenzielles Bauteil der meisten Fahrzeuge, das notwendig ist, um Räder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten anzutreiben, die ihre Kraft von nur einem Motor beziehen. Da man mit einem Auto mehr oder wenige beliebige Kurvenradien fährt, müssen kurveninneres und kurvenäußeres Rad der angetriebenen Achse ständig variierende Wege zurücklegen und sich schneller oder langsamer drehen als der jeweilige Partner auf der anderen Seite. Das dazwischen sitzende Differentialgetriebe tut genau das, was sein Name sagt: Es gleicht die Drehzahldifferenz aus. Diese Eigenschaft macht es auch in der Uhrmacherei zu einem unverzichtbaren Werkzeug.

Eine Standardanwendung eines Differentialgetriebes in Uhren ist die Gangreserveanzeige. Die verbleibende Gangreserve einer Uhr ist unmittelbar mit dem Aufzug des Federhauses verbunden. Dummerweise drehen sich bei Automatikuhren jedoch Federhausan- und abtrieb in die gleiche Richtung, sodass einfaches Anbringen eines Zeigers keinen Nutzen bringen würde. Stattdessen verbindet man die Federhauswelle, über die die Uhr aufgezogen wird, mit der Verzahnung des Federhauses, die die Uhr antreibt. Ein am Differentialgetriebe angebrachter Zeiger kann nun stets die Differenz der beiden anzeigen, die durch den Vollaufzug des Federhauses mechanisch limitiert ist. Der Zeiger beschreibt also, abhängig vom Aufzugszustand, einen definierten, beschränkten Winkel und ist intuitiv als Gangreserveanzeige interpretierbar.

Doch wie macht man sich dieses Prinzip bei Uhren mit mehreren Unruhen zu Nutze?

Wie es der Zufall so will, verwenden auch die zahlreichen Varianten von MB&F’s HM9 ein Differentialgetriebe, um zwei scheinbar unabhängige Uhrwerke zu einem Zeitmesser zu vereinen.

Während der Geneva Watch Days 2023 präsentierten MB&F die HM9 Sapphire Vision.
Während der Geneva Watch Days 2023 präsentierte MB&F die HM9 Sapphire Vision.

Das komplexe, dreidimensionale Gehäuse, das ringsum von Saphirglas umgeben ist, offenbart dem Träger augenblicklich, dass in dem Zeitmesser zwei Unruhen hin und her schwingen. Die Zeit wird jedoch an einem einzigen Zifferblatt, das im 90°-Winkel zu den Achsen der Unruhen positioniert ist, abgelesen.

Das Differential ist gut sichtbar und zentral angebracht unter der für MB&F typischen axtförmigen Brücke. Es handelt sich in diesem Fall um ein sogenanntes Planetenrad-Differential, welches anders als jenes im Automobil koaxial angeordnete Räder aufweist, die sich alle um dieselbe Achse drehen. Es lässt sich so auslegen, dass ein Abtriebsrad des Differentials genau der durchschnittlichen Drehzahl der zwei angetriebenen Räder entspricht. Da deren Ablaufgeschwindigkeit wiederum von den (jeweils unabhängigen) Unruhen vorgegeben wird, wird auf dem Zifferblatt eine Zeit angezeigt, die sich aus dem Mittelwert des Gangs der beiden Hemmungen ergibt. Ihre Kraft beziehen beide Unruhen der HM9 übrigens von einem einzigen Federhaus, was nicht zwangsläufig so sein muss – es sind auch Konstruktionen denkbar, die zwei separate Federhäuser nutzen.

Nun kann man sich die Frage stellen, wofür der ganze Aufwand gut sein soll. Rein akademisch betrachtet, ungeachtet des Aufwand-Nutzen-Verhältnisses, lässt sich dies leicht beantworten: Keine einzelne Hemmung ist jemals ideal reguliert, schon gar nicht in jeder Lage und unter allen Umgebungsbedingungen. Selbst mit dem höchsten Grad an Mühe und Zeit garantiert jeder Hersteller für eine bestimmte Uhr nur eine Spanne, die die Uhr pro Tag vor- und nachgeht. Es gibt nun einmal eine gewisse Streuung im Produktions- und Regulierungsprozess. Im Mittel zahlreicher produzierter Uhren wird sich eine Ganggenauigkeit einstellen, die sich nahe am Optimum bewegt, während eine einzelne Stichprobe auch am Rand der angegebenen Spanne liegen kann.

Dieser simple Zusammenhang ist der erste Grund für die Verwendung von zwei Hemmungen und einem Differential zur Mittelung des Gangs: Die Chance, dass eine Hemmung keine guten Gangwerte aufweist, ist moderat. Die Chance, dass zwei Hemmungen dies tun, ist weitaus geringer. Und so weiter …

Und so weiter darf man durchaus wörtlich verstehen, denn mit der Quatuor hat Roger Dubuis dieses Konzept bereits auf die Spitze getrieben: Neben vier Hemmungen sind ganze fünf Differentialgetriebe nötig, um eine Mittelung der Drehzahlen aller vier Hemmungen zu erreichen. Damit dürfte auch eine konstruktive Komplexität erreicht worden sein, die sich in einer Armbanduhr kaum noch steigern lässt.

Es gibt aber noch einen weiteren, nicht ganz so naheliegenden, dafür jedoch umso wichtigeren Grund, eine Uhr mit mehreren Hemmungen zu konstruieren: der Einfluss der Schwerkraft und somit der Lage der Uhr.

Ein perfektes Beispiel eines Zeitmessers, der auch diesem Einfluss entgegenwirkt, ist die Double Balancier von Greubel Forsey. Auch sie mittelt mit einem Differentialgetriebe den Gang zweier unabhängiger Unruhen. Im wesentlichen Unterschied zur HM9 schwingen diese beiden Unruhen nicht in derselben Ebene, sondern sind in ganz bestimmten Winkeln zueinander verbaut.

Greubel ForseyDouble Balancier Convexe in Titanium
Greubel Forsey Double Balancier Convexe in Titan

Von den berühmten Tourbillons kennt man den Ansatz, die Hemmung stets rotieren zu lassen und den Einfluss der Schwerkraft zu mitteln. Greubel Forsey strebt durch eine ganz bestimmte Orientierung der beiden Unruhachsen zueinander ebenfalls eine Mittelung an, die sich daraus ergibt, dass der Schwerkrafteinfluss auf die eine Unruh in einer bestimmten Lage durch die zweite möglichst aufgehoben oder zumindest minimiert wird.

Zwar macht die HM9 nicht von diesem Kniff Gebrauch, schlussendlich ist aber trotz all der ambitionierten Konstruktionen, die die Genauigkeit verbessern sollen, fraglich, ob die errechnete Verbesserung in hochkomplexen Kleinserien überhaupt erreicht werden kann. Vielmehr sollte man derartige Zeitmesser als „Proof of Concept“ betrachten, die zeigen, dass man vor keiner noch so schwierigen, theoretisch möglichen Konstruktion zurückschreckt. Darin begründen sich Faszination und nicht zuletzt die Preise derartiger Uhren.

F.P. Journe Chronomètre à Résonance – Mythos Resonanz?

Das Chronomètre à Résonance von F.P. Journe darf als moderner Klassiker gelten, der ein legendäres, fast sagenumwobenes Phänomen der Uhrmacherei in den Mittelpunkt stellt: die Resonanz.

Fragt man nach der physikalischen Definition, so ist mit Resonanz das verstärkte Mitschwingen eines Systems unter einer äußeren Einwirkung gemeint. Anschaulich dürfte fast jedem das historische Video einer schwingenden Brücke bekannt sein, die durch Einwirkung des Windes in Resonanz gerät und schließlich zerstört wird. Spricht man bei Uhren von Resonanz, dann meint man das Phänomen, dass zwei Pendel oder Unruhen, die scheinbar nicht mechanisch miteinander verbunden sind, nach einer Weile mit derselben Frequenz und Phase, also synchron, schwingen.

F.P.Journe Chronometre à Resonance
F.P. Journe Chronomètre à Résonance

Die Chronomètre à Résonance weist wie die zuvor diskutierten Uhren zwei separate Unruhen beziehungsweise komplette Hemmungen auf. Hier existieren jedoch zwei separate Zifferblätter und kein Differential mittelt den Gang der beiden Hemmungen. Dafür findet es anderweitig Anwendung: Es sorgt dafür, dass ein einzelnes Federhaus beide Räder- und Zeigerwerksstränge mit Energie versorgen kann. Als besonders Schmankerl ist jeder der beiden Getriebezüge mit einem separaten Remontoir, einem Nachspannwerk, ausgestattet, das einen konstanten Kraftfluss über die gesamte Ablaufdauer des Federhauses garantiert. In meinem Technik-Guide zu Konstantkraft-Mechanismen erfahren Sie mehr über dieses Thema.

Der Resonanz auf der Spur

Die Existenz des Resonanzphänomens ist bereits seit Jahrhunderten bekannt, und legendäre Uhrmacher wie Breguet haben sich an der Thematik abgearbeitet, um sie zu ergründen. So baute er unter anderem mit zwei Hemmungen ausgestattete Resonanz-Taschenuhren und testete sie ausgiebig, sogar im Vakuum. Breguet vermutete, dass die bei den Schwingungen verdrängte Luft und die so erzeugten Turbulenzen zu einer gegenseitigen Beeinflussung unabhängiger Unruhen führte. Experimente im Vakuum sowie mit dünnen Stahlplatten zwischen den Unruhen, die den Einfluss der Luft eliminieren sollten, zeigten, dass dieser Einfluss tatsächlich vernachlässigbar war.

Zusätzliche ließ sich die Distanz beider Unruhen zueinander modifizieren, sodass er auch den Einfluss dieses Parameters prüfen konnte. Wiederum zeigte sich dieser äußerst gering bis vernachlässigbar.

Die einzige logische Schlussfolgerung war somit, dass die Beeinflussung über die statischen Komponenten des Uhrwerks wie Platinen und Brücken vonstattengehen musste. Kaum greifbare Vibrationen, die sich über diese Komponenten bis zu den Befestigungen der Spiralfedern fortsetzen, mussten somit hinter der Beeinflussung und Synchronisierung der zwei Hemmungen stecken.

F.P. Journe setzte das Konzept um die Jahrtausendwende erstmals in einer kompakten Armbanduhr um. Seitdem zählen die zahlreichen erschienenen Iterationen des Chronomètre à Résonance zu den Aushängeschildern der Marke. Dank der zwei Zifferblätter kann der Träger unmittelbar verfolgen, wie synchron die beiden Hemmungen tatsächlich arbeiten.

Heute gibt es unzählige Uhren, die ebenfalls zwei Hemmungen erkennen lassen und auf den ersten Blick leicht mit den „echten“ Resonanz-Zeitmessern zu verwechseln sind. In den meisten Fällen besteht zwischen den Unruhen aber eine direkte mechanische Kopplung, zum Beispiel mit einem Differential, das im ersten Abschnitt diskutiert wurde. Zunehmend findet sich auch eine weitere Spielart des Resonanzkonzepts in exklusiven Zeitmessern wieder, die wir im letzten Teil des Artikels beleuchten wollen.

Armin Strom Resonance – zwei Unruhen und eine ganz besondere Feder

Als eine Marke, die sich technisch stark präsentiert und innovative Lösungen in den Mittelpunkt ihrer Zeitmesser stellt, hat Armin Strom seine ganz eigene Version einer Resonanzuhr zu bieten.

Wie wir bereits wissen, beruht das Phänomen der Resonanz nicht auf mysteriösen, unerklärlichen Kräften, sondern der Übertragung von Schwingungen – auch wenn diese kaum wahrnehmbar sind. Armin Stroms konstruktive Lösung überlässt die Aufgabe der Übertragung der Schwingungen von Unruh zu Unruh nicht Platinen und statischen Komponenten, sondern hat eine komplex geformte Feder speziell für diesen Zweck entwickelt.

Der äußere Befestigungspunkt der frei schwingenden Unruhen ist jeweils an dieser Feder befestigt, und die Unruhen schwingen gegenläufig. Durch diese bewusst direktere Kopplung als man es über starre Platinen erreichen könnte, lassen sich auch Unruhen kombinieren, deren Gang am Tag einige Minuten voneinander abweichen würde. Damit sind die Ansprüche an die Regulierung der Unruhen, um Resonanz beobachten zu können, unerhört tolerant. Bei F.P. Journe spricht man beispielsweise von einer erlaubten Abweichung von gerade einmal fünf Sekunden pro Tag!

Armin Strom Mirrored Force Resonance Manufacture Edition White
Armin Strom Mirrored Force Resonance Manufacture Edition White

Die Idee, die Befestigungspunkte der Unruhen unmittelbar mit einer Feder zu verbinden, ist nicht gänzlich neu, sondern wurde beispielsweise schon vom Ausnahmeuhrmacher Beat Haldimann in der H2 Flying Resonance von 2005 verwirklicht. Abgesehen von der Ähnlichkeit des Konzeptdetails hat dieser Zeitmesser mit den futuristischen und kaum traditionellen Designs von Armin Strom jedoch wenig gemein.

Dank der gegenläufigen Bewegung der Unruhen ist die Bewegung der Kopplungsfeder äußerst gleichmäßig und kann auf dem Zifferblatt entsprechend zur Schau gestellt werden. Generell nehmen Kopplungsfeder und Unruhen einen bedeutenden Anteil des gesamten Zifferblatts ein, was je nach Modell der nicht gerade kleinen Kollektion optisch dezenter oder besonders deutlich herausgearbeitet wird.

Neben der Pure Resonance bietet Armin Strom auch die Modelle Mirrored Force und Zeitgeist an, bei denen gegenläufige Sekundenzeiger mit einem Flyback-Drücker den Träger jederzeit zur Nachverfolgung der Synchronizität der beiden Unruhen animieren. In der Kollektion Masterpieces finden sich schließlich noch die Dual Time Resonance mit zwei separaten Zifferblättern sowie die Minute Repeater Resonance, die dem Konzept der Resonanz mit Kopplungsfeder noch eine Minutenrepetition spendiert.

Mehr zu den Hintergründen von Armin Strom lesen Sie in diesem Marken-Portrait.

Fazit

Sie sehen also: Nicht hinter jeder Uhr, die stolz zwei Unruhen präsentiert, steckt dasselbe technische Prinzip. Tatsächlich gibt es unzählige Möglichkeiten, physikalische Prinzipien und mechanische Gesetzmäßigkeiten zu kombinieren und sie in faszinierende Zeitmesser umzusetzen. Entsprechend kann auch der Aufwand in Fertigung und Entwicklung um Größenordnungen auseinander liegen – was sich nicht zuletzt im Preis bemerkbar macht. Am oberen Ende dieser Skala dürften sich die in diesem Artikel diskutierten Uhren bewegen.

Falls Sie sich fragen, wie die absolute Budget-Lösung aussieht: Schon für geringe dreistellige Summen können sie Uhren erwerben, die tatsächlich zwei funktionierende Hemmungen auf dem Zifferblatt vorweisen können. Was für den Preis unglaublich wirkt, ist recht schnell erklärt: Eine der Hemmungen ist typischerweise diejenige, die tatsächlich für die Funktion des Werks sorgt, während die andere zwar angetrieben wird, aber keinerlei Funktion erfüllt außer zum Amüsement des Trägers hin und her zu schwingen.


Über den Autor

Tim Breining

Etwa 2014, während meines Ingenieurstudiums, begann ich mich für Uhren zu interessieren. Mit der Zeit wurde aus der anfänglichen Neugier eine Leidenschaft. Da …

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