Wie funktioniert eine Automatikuhr?

Die Funktionsweise einer Automatikuhr ist für Einsteiger oftmals ein Geheimnis. Im Gegensatz zu einer Quarzuhr arbeiten diese Zeitmesser komplett analog und mechanisch – eine Batterie wird hier nicht benötigt. Im Laufe der Zeit hat sich die Funktionsweise von Automatikuhren kaum verändert, lediglich feine Details wurden nach und nach angepasst.

Eine Automatikuhr ist dabei nur eine mechanische Uhr mit Handaufzug, die um einen automatischen Aufzugsmechanismus ergänzt wurde. Ob es sich um eine Handaufzugsuhr oder eine Automatikuhr handelt, kann man sehr leicht erkennen: eine Automatikuhr hat einen deutlich sichtbaren Rotor an der Unterseite des Uhrwerks.

Im Vergleich zu Quarzuhren bestehen mechanische Uhrwerke aus deutlich mehr Einzelteilen. Zahnräder, Federn und weitere Bauteile sorgen für einen reibungslosen Ablauf der Funktionen. Je mehr Komplikationen eine mechanische Uhr aufweist, desto komplizierter ist das Uhrwerk im Ergebnis. In diesem Beitrag zeigt unsere Redaktion, wie eine Automatikuhr funktioniert.

Der Rotor: Energielieferant für das Automatikwerk

Automatikuhr Rotor

Der Rotor ist ein großer ankerförmiger Körper, der an der Unterseite des Uhrwerks angebracht ist. Dieser Rotor dreht sich bei Bewegungen des Handgelenks und zieht die Uhr auf. Die Schwungmasse wird durch kinetische Energie in Schwingung versetzt und die daraus resultierende Energie wird über ein Getriebesystem aus Zahnrädern und Federn an das Federhaus weitergegeben.

Insbesondere hochwertige Luxusuhren verfügen teilweise über einen sogenannten Mikrorotor. Dieser kleine Rotor reicht dann nicht über die komplette Fläche des Uhrwerks, sondern der Rotor ist mit dem Schwungplatz in das Werk eingebettet. Weil weniger Schwungmasse zur Verfügung steht, muss der Rotor möglichst schwer sein. Aus diesem Grund bestehen Mikrorotoren oftmals aus Feingold.

Die meisten Automatikuhren sind nur einseitig aufziehbar. Das bedeutet, dass der Rotor die Feder des Uhrwerks nur spannt, wenn die Schwungmasse sich in eine bestimmte Richtung dreht. Das ist zwar nicht so effizient wie ein beidseitig aufziehbares Werk – einseitige Aufzugsmechanismen sind aber deutlich günstiger in der Umsetzung.

Federhaus und Aufzugsfeder: der Energiespeicher

Sichtbares Federhaus mit Feder

Das Federhaus ist das größte Zahnrad, das sich im Inneren des Uhrwerks verbirgt. Bei einer Handaufzugsuhr ist das Federhaus in der Regel das zweite Rad von der Krone aus gesehen. Das Federhaus kann leicht am „Gesperr“ mit der „Sperrklinke“ erkannt werden. Die Sperrklinke sorgt dafür, dass sich die Feder nicht sofort wieder entspannt und sämtliche Energie an das Räderwerk abgibt.

Im Inneren des Federhauses befindet sich die Aufzugsfeder. Diese Feder ist der Energiespeicher des mechanischen Uhrwerks. Die Feder wird durch den Rotor gespannt und gibt die Energie dann nach und nach an das Werk ab. Durch moderne Materialien und hochwertige Verarbeitung kann die Energie, die in der Feder gespeichert werden kann, erhöht werden. Das resultiert dann in einer höheren Gangreserve.

Das Räderwerk mit den Uhrzeigern

Während die Feder sich langsam entspannt, gibt sie die Energie an das Räderwerk ab. Das Räderwerk besteht aus einer Reihe von Zahnrädern, an deren Oberseite das Zeigerwerk angebracht ist. Jedes Zahnrad hat einen Zapfen an der Oberseite, der durch das Zifferblatt ragt. Auf dem Zifferblatt werden dann die Zeiger auf diese Zapfen gesteckt.

Je nachdem, um welches Zahnrad mit welcher Übersetzung es sich dabei handelt, dreht das Zahnrad den Stunden-, Minuten- oder Sekundenzeiger. Weil diese Zahnräder sich permanent drehen und entsprechend ein hoher Verschleiß entsteht, werden diese auf der Unterseite mit synthetischen Rubinen gelagert (sogenannte Lagersteine).

Unruh und Hemmung: Das Herz des Uhrwerks

Unruh mit Ankerradhemmung

Damit die Aufzugsfeder die Energie nicht schlagartig auf einmal an das Räderwerk abgibt, muss die Energieabgabe dosiert werden. Diese Dosierung muss so erfolgen, dass genau so viel Energie abgegeben wird, dass der Sekundenzeiger sich pro Sekunde um genau den 60. Teil des Zifferblatts bewegt. Diese Rationierung der Energieabgabe wird über die Unruh und die Hemmung realisiert.

Die Unruh ist das Herz einer mechanischen Uhr. Dieses Bauteil besteht aus einer Spirale, die hin und her schwingt. Die Frequenz, mit der die Unruh schwingt, misst man in Halbschwingungen pro Stunde (A / h). Dabei benötigt es zusätzlich zur Unruh noch die Hemmung. Bei modernen Armbanduhren handelt es sich fast immer um eine sogenannte Ankerradhemmung.

Ist die Unruh am Ende einer Halbschwingung angekommen, lässt der darunter befindliche Anker das eingehakte Ankerrad einen Zahn weiterspringen. Der dabei freiwerdende Bewegungsraum wird von der Feder aufgefüllt – die Feder gibt dann die Energie an das Räderwerk ab und dreht die Zeiger damit.

Je mehr Komplikationen, desto komplizierter

In der Praxis hat vor allem die Anzahl und der Umfang von Komplikationen einen großen Einfluss auf die Komplexität von Automatikwerken. Ein Datum oder ein Wochentag werden dabei einfach über beschriftete Scheiben umgesetzt. Hierzu wird dann ein weiteres Zahnrad in das Räderwerk integriert, das eine Umdrehung pro Tag macht. Hat sich das Zahnrad genau ein mal gedreht, springt die Scheibe weiter.

Bei einem Chronographen, also einer Automatikuhr mit Stoppfunktion, gibt es ein weiteres Räderwerk speziell für die Stoppzeiger. Dieses Räderwerk wird über die Betätigung der Stoppdrücker einfach an das reguläre Räderwerk integriert. Wird die Stoppfunktion zurückgesetzt, entkoppelt das Betätigen des Drückers für das Zurücksetzen des Chronographen einfach das zusätzliche Räderwerk vom regulären Räderwerk.