Funktionsweise einer Repetition

Uhrwerke mit einem Schlagwerk, das zu jeder beliebigen Zeit ausgelöst werden kann, üben durch ihren Klang eine besondere Faszination aus. Eines haben sie mit Chronographen gemeinsam: sie sind releativ komplex und die Funktionsweise der zugehörigen Bauelemente erschließt sich nicht auf den ersten Blick.

Wir schauen uns hier als Beispiel ein Werk mit Viertelstunden-Repetition (englisch: Quarter repeater, französisch: Répétition à quarts) etwas genauer an. Dies allerdings ohne Anspruch auf eine umfassende und vollständige Darstellung. Wir konzentrieren uns auf das Wesentliche, wer tiefer in die Materie einsteigen möchte, wird online genügend Lehrmaterial finden!

Die oben im Video gezeigte Taschenuhr trägt auf der Innenseite des Staubdeckels die Punzierung Steinmeyers Original. Hermann F. Steinmeyer aus Pforzheim bezog ab 1901 hochwertige Schweizer Uhrwerke und verbaute diese in seinen Uhren. Später siedelte die Firma nach München um, wo sie noch bis ca. 1965 im Uhrenhandel tätig war.

Schauen wir also gleich mal auf das Uhrwerk:

Viertelstunden-Repetition, 19 3/4„` (44,7 mm), Höhe 7,1 mm, Schweizer Ankerhemmung, Bimetall-Schraubenunruh mit Breguet-Spirale, 13 Steine

Die Brückenseite sieht fast nach einem normalen Taschenuhrwerk aus, bis auf die zwei kleinen Metallhämmerchen rechts unten sowie die zwei um das Werk umlaufenden Klangstäbe. Außerdem fällt ein kreisförmiges „Etwas“ rechts von der Unruh auf, das ein wenig an ein Yin-Yang-Symbol erinnert. Auf der Zifferblattseite ist aber schon deutlich mehr los als bei einem Standardwerk.

Eine kleine Punze unter der Unruh verrät uns den Hersteller dieses Werkes:

Es handelt sich um Alfred Lugrin aus der Schweiz. Er gründete 1884 in l’Orient die Lugrin S. A., 1917 wurde der Hauptsitz nach La Chaux-de-Fonds verlegt. Und 1930 wurde aus der Firma dann die Lemania Watch Co. Lugrin war spezialisiert auf Uhrwerke mit Komplikationen, insbesondere Chronographen, Stoppuhren und Repetitionen.

Netterweise hat Lugrin auf der Brückenseite des Werkes noch die Schweizer Patentnummer 21123 hinterlassen. Das Patent von 1900 beschreibt einen Drücker zum Auslösen der Repetition, also zum Starten des Klangspiels.

Patent CH21123 – Titel
Patent CH21123 – Ausschnitt
Baugruppen einer Repetition
Wir werden uns nun die folgenden vier Funktionseinheiten ansehen, die für eine Repetition nötig sind:

  • Auslösen der Repetition und Aufzug der Feder für die Repetition
  • Abtasten der Stunden und Viertelstunden
  • Klangerzeugung (Hämmer und Tonfedern)
  • Begrenzung der Schlaggeschwindigkeit

Auslösen der Repetition und Aufzug der Feder für die Repetition

Eine Repetition schlägt nicht regelmäßig die Stunden bzw. Viertelstunden, sondern nur dann, wenn dies angefordert wird. Dazu gibt es seitlich an der Uhr einen Schieber oder einen Drücker. Bei dieser Uhr hier ist es ein Drücker, der im Video am unteren Rand sichtbar ist. Auf diesen bezieht sich auch das oben gezeigte Patent.

An der mit dem dicken grünen Pfeil markierten Stelle setzt der Drücker am Werk an und bewegt den dahinter liegenden Hebel. Dieser wiederum drückt auf ein weiteres Teil, das aussieht wie ein kleiner Kamm. Es nennt sich Stundenstopp – warum, werden wir gleich sehen. Links davon ist ein fast rundes Teil mit vielen Zähnen zu sehen, der sogenannte Rechen. Er sieht fast aus wie ein Igel. Auch zu seiner Funktionsweise kommen wir bald!

Uns interessiert die Stelle, an der der Kamm des Stundenstopps unter dem Rechen in ein (Teil)-Trieb eingreift und dieses dreht. Das Teil ist auf dem nächsten Bild unten neben dem Rechen zu sehen:

Rechen (links), (Teil)-Trieb (rechts), Feststeckstift

Dieses Trieb sitzt auf dem Vierkant des Federkerns eines kleinen Federhauses. Die durch den Sekundenstopp verursachte Drehung des Triebs zieht diese Feder ein kleines Stück weit auf. Damit führen wir dem System die Energie zu, die es für das Schlagen der Hämmer benötigt.

Das Federhaus für die Repetition befindet sich auf der Brückenseite des Werkes neben den Hämmern unter einer Abdeckung:

Federhaus der Repetition geöffnet

Die Feder ist übrigens vorgespannt, also im Ruhezustand bereits fast ganz aufgezogen. Gehalten wir die Feder vom Kamm des Stundenstopps, der unter dem Rechen in ein (Teil)-Trieb eingreift. Das gilt es sowohl beim Zerlegen als auch beim Zusammenbau des Werkes zu beachten! Auf der Unterseite dieses Federhauses befindet sich ein Zahnkranz und ein Gesperr, das dafür sorgt, dass beim Loslassen des Drückers sich nicht nur der Federkern zurückdreht, sondern der Zahnkranz mit ihm:

Rückseite des Federhauses

Die eigentliche Auslösung der Repetition beginnt erst in dem Moment, in dem der Drücker losgelassen wird!

Bevor wir zur nächsten Baugruppe kommen, halten wir fest:

  • Die Repetition hat eine eigene Feder, zieht also keine Energie aus der Zugfeder des normalen Werkes.
  • Aus diesem Grund funktioniert die Repetition auch dann, wenn das Uhrwerk nicht läuft.

Abtasten der Stunden und Viertelstunden

Wir haben den Auslösedrücker also ganz durchgedrückt. Die Partie um den Stundenstopp und den Rechen sieht dann z. B. so aus:

Rechen und Auslösenocken (Hammerhebel) zur Auslösung des Schlages

Was passiert, wenn der Drücker losgelassen wird? Da der Druck nun fehlt, beginnt sich der Federkern wieder rückwärts zu drehen. Damit dreht sich der auf dem Federhauskern befestigte Rechen ebenfalls zurück. Dabei stoßen die Zähne des Rechens an zwei Stellen auf kleine Auslösenocken, auch Hammerhebel genannt (im Bild rot umrandet). Die Auslösenocken sind durch einen Federmechanismus mit den Hämmern auf der anderen Werkseite verbunden. Jeder Stoß eines Zahns des Rechens gegen einen der Nocken führt also zu einem Schlag des zugehörigen Hammers auf die jeweilige Tonfeder.

Woher weiß aber der Repetitions-Mechanismus, wie viele Stunden bzw. Viertelstunden er schlagen muss? Hier kommt jetzt der bereits oben erwähnte Stundenstopp wieder ins Spiel. Er hat auf einer Seite eine „Nase“ (roter Kreis im nächsten Bild), die beim Drücken des Drückers auf die sogenannte Stundenstaffel (Sta) trifft:

Stundenstopp mit Stundenstaffel und Stundenstern

Die Stundenstaffel besteht im Prinzip aus Kreissegmenten unterschiedlicher Breite.

Konstruktionsprinzip einer Staffel

Die schmalste Stelle steht für zwölf Stunden, die breiteste für eine Stunde. Wenn also die Nase des Stundenstopps beim Drücken des Drückers auf die Stundenstaffel trifft, kann sich der Stundenstopp nicht mehr weiter drehen. Infolgedessen kann der Kamm des Stundenstopps die Feder nicht weiter aufziehen. Das wiederum führt dazu, dass der Rechen sich nur um einen Winkel drehen kann, der von der Stundenstaffel begrenzt wird. Beim Loslassen des Drückers kann dann also nur eine bestimmte Anzahl Zähne des Rechens den Stundenhammer zum Schlagen bringen.

Die Stundenstaffel sitzt übrigens auf einem Stundenstern (Ste), der vom Minutenrohr im Zentrum des Werkes nach jeweils einer Stunde um einen Zacken weitergeschaltet und dann durch die Feder fixiert wird, die am rechten Rand des Stundensterns zu sehen ist. So bleibt die Stundenstaffel immer genau für eine Stunde in derselben Position.

Schauen wir uns den Rechen genauer an:

Wenn die Nase des Stundestopps die Stundenstaffel an der breitesten Stelle trifft, kann sich der Rechen nur ein kleines Stück drehen, sodass nach dem Loslassen des Drückers nur der mit 1 beschriftete Zahn den Auslösenocken des Stundenhammers auslösen kann. An der schmalsten Stelle der Stundenstaffel dreht sich der Rechen dagegen so weit, dass anschließend alle Zähne von 1 bis 12 den Stundenhammer zum Schlagen veranlassen.

Und wozu sind die Zähne a1 bis a3 und b1 bis b3 gut? Sie dienen zum Schlagen der Viertelstunden! Dazu muss man wissen, dass ein Viertelstundenschlag aus zwei aufeinanderfolgenden Schlägen besteht, nämlich aus einem Schlag des Viertelstundenhammers und einem Schlag des Stundenhammers. Für jede Viertelstunde müssen also die zwei Hämmer nacheinander ausgelöst werden. In diesem Fall lösen die Zähne a1 bis a3 den Viertelstundenhammer aus und b1 bis b3 den Stundenhammer, und zwar in dieser Reihenfolge bei einer 3/4-Stunde: a1, b1, a2, b2, a3, b3.

Dabei sind die Zahnlängen des Rechens so gewählt, dass nur die Zähne a1 bis a3 den Auslösenocken für die Viertelstunde überhaupt erreichen können. Die anderen Zähne laufen an diesem Nocken einfach vorbei! Auf dem folgenden Video sieht man das sehr schön (es schlägt 11:30 Uhr):

Wo es eine Stundenstaffel gibt, gibt es natürlich auch eine Viertelstundenstaffel (VSta im nächsten Bild), die darüber entscheidet, wie viele Viertel geschlagen werden. Entsprechend hat sie nicht zwölf Segmente, sondern nur vier. Sie befindet sich direkt auf dem Minutenrad im Zentrum des Werkes:

Rechen mit Viertelstundenstopp und Viertelstundenstaffel

Zur Viertelstundenstaffel gehört selbstverständlich auch ein Viertelstundenstopp (grüne Markierung), der dafür sorgt, dass der Rechen an der blau markierten Stelle nach der gewünschten Anzahl Viertelstundenschläge eingefangen wird und sich nicht weiterdrehen kann. Auch dieses Einfangen ist im letzten Video schön zu sehen.

Das folgende Bild zeigt nochmals zwei unterschiedlich Einfangpositionen, nämlich bei null Viertel (links) und bei drei Viertel (rechts):

Nur am Rande: entfernt man den Viertelstundenstopp, schlägt das Werk immer drei Viertel.

Die Viertelstundenstaffel birgt noch ein kleines Geheimnis! Exakt in dem Moment, in dem der Stundenstern die Stundenstaffel um eine Stunde weiterschaltet, muss auch die Viertelstundenstaffel von drei Viertel auf null Viertel springen. Da dies technisch schwierig zu justieren ist, gibt es einen kleinen Trick: beim Umschalten des Stundensterns wird die breiteste Stelle der Viertelstundenstaffel von unten durch ein kleines Stück Metall, den sogenannten Vorfall, vergrößert:

Links: vor dem Umschalten der Stunde, rechts: direkt nach dem Umschalten

Dies stellt sicher, dass ab diesem Moment null statt drei Viertel geschlagen werden. Das nächste Bild zeigt den Vorfall nochmals grün markiert:

Viertelstundenstaffel mit Vorfall

Vorfall ist ein reichlich langweiliges Wort für dieses trickreiche Teil. Im Englischen hat es die viel schönere Bezeichnung Surprise Piece!

Klangerzeugung (Hämmer und Tonfedern)

Wie die Hämmer angesteuert werden, haben wir ja bereits im letzten Abschnitt gesehen. Es gibt hier also nicht mehr viel zu erkunden, deshalb noch ein Bild der Hämmer sowie der zugehörigen Auslösenocken (Hammerhebel) und Tonfedern im ausgebauten Zustand:

Der Abstand der Hämmer zu den Tonfedern kann über zwei Stifte (rot markiert) eingestellt werden, um die Klangqualität zu optimieren:

Begrenzung der Schlaggeschwindigkeit

Ein Problem müssen wir noch lösen: noch dem Loslassen des Drückers dreht sich der Federhauskern wieder zurück. Dabei sollte die Feder ja versuchen, sich so schnell wie möglich wieder zu entspannen. Das würde natürlich dazu führen, dass die Schläge der Hämmer sehr schnell hintereinander erfolgen. Wir benötigen also ein Regulierorgan, das die Schlaggeschwindigkeit auf das gewünschte Maß reduziert. Das normale Uhrwerk hat ein solches Regulierorgan in Form der Hemmung, bestehend aus Anker und Ankerrad. Etwas Ähnliches könnte man auch bei der Repetition verwenden, stattdessen kommt aber meist ein Fliehkraftregler zum Einsatz, da dieser kaum Geräusche entwickelt. Bei diesem Werk hier findet sich der Fliehkraftregler (FR) rechts neben der Unruh und ist in die Abdeckung des Federhauses der Repetition (FHR) integriert:

FR: Fliehkraftregler, FHR: Federhaus der Repetition, HS: Stundenhammer, HV: Viertelstundenhammer

Angetrieben wird der Fliehkraftregler durch die Feder der Repetition über den oben gezeigten Zahnkranz auf der Rückseite des Federhauses sowie zwei extra Räder und ein Trieb. Die extra Räder sieht man auf dem nächsten Bild zwischen dem Minutenrad oben und dem Federhaus unten. An der rot markierten Stelle greift das erwähnte Trieb ein. Dieses befindet sich auf der Rückseite der Abdeckung des Federhauses.

Der Fliehkraftregler besitzt zwei bewegliche „Flügel“. Je schneller sich der Fliehkraftregler dreht, umso stärker werden diese nach außen gegen die umgebende Wand gedrückt und damit der Fliehkraftregler abgebremst. Nach einer kurzen Einlaufphase dreht er sich dann mit konstanter Geschwindigkeit. Damit dreht sich auf der anderen Werkseite auch der Federhauskern und der Rechen mit konstanter Geschwindigkeit. Und so schlagen die Hämmer im gewünschten zeitlichen Abstand.

Im folgenden Video sieht man den kleinen Wirbelwind in Aktion!

So kompliziert ist eine Viertelstunden-Repetition also gar nicht, wenn man erst einmal alle wesentlichen Bauteile beim Namen kennt und ihre Funktion versteht. Die nächste Stufe an Komplexität wäre dann eine Minutenrepetition. Leider habe ich keine in meiner Sammlung, sonst gäbe es hier bald eine Fortsetzung…

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