Das Herz der mechanischen Uhr

Die Unruh ist das zentrale Taktgeber-Element jeder mechanischen Armbanduhr. Sie verwandelt die gleichmässige Kraft der Aufzugsfeder in ein konstantes Schwingen und teilt damit die Zeit in gleich grosse Abschnitte. Ohne die Unruh wäre eine mechanische Uhr lediglich ein sich langsam entleerender Energiespeicher, nicht aber ein Instrument der Präzision.

Die Unruh besteht aus drei Hauptkomponenten: dem Unruhreif mit seiner Schwermasse, der Unruhwelle und der Spiralfeder. Der Unruhreif ist ein kleines ringförmiges Schwungrad, dessen Masse sich am Rand konzentriert. Die Unruhwelle verbindet den Reif mit dem Werk und ist an beiden Enden in Lagersteinen gelagert, welche die Reibung minimieren und die Achse halten.

Die Spiralfeder ist innen an der Spiralrolle auf der Unruhwelle und aussen am Spiralklötzchen befestigt. Dieses wiederum wird im Unruhkloben oder an der Unruhbrücke gehaltert. Die Spiralfeder bringt den ausgelenkten Unruhreif stets zurück in seine Ruhelage. In ihrer Kombination bilden diese Komponenten ein System, das nach den Gesetzen der harmonischen Schwingung arbeitet.

Die Hemmung gibt der Unruh in regelmässigen Abständen kleine Impulse über den Anker und die Palettenstifte. Diese Impulse ersetzen die durch Reibung verlorene Energie und halten die Schwingung aufrecht. Gleichzeitig verhindert die Hemmung, dass die Energie aus dem Federhaus über das Räderwerk unkontrolliert abläuft. Das Räderwerk reduziert die Drehzahl der sich entfaltenden Aufzugsfeder in einem festen Übersetzungsverhältnis und treibt schliesslich Zeiger und Datumsschaltung an.

Die Frequenz der Unruh beschreibt, wie schnell sie schwingt. Sie wird in Hertz angegeben, also Schwingungen pro Sekunde. Eine vollständige Schwingung umfasst den Hin- und Herschlag der Unruh, also 360 Grad.

Jede Schwingung teilt sich in zwei Halbschwingungen auf, die für die Uhr direkt zählbar sind.

Die gängige Frequenz moderner mechanischer Uhren liegt bei vier Hertz, das entspricht 28’800 Halbschwingungen in der Stunde. Manufakturen wie Zenith gehen mit fünf Hertz auf 36’000 Halbschwingungen in der Stunde, während einige hochfrequente Werke heute sogar sechs Hertz erreichen, das entspricht 43’200 Halbschwingungen in der Stunde. Früher waren zwei Hertz mit 14’400 oder zweieinhalb Hertz mit 18’000 Halbschwingungen in der Stunde der Standard.

Eine höhere Frequenz bringt theoretisch eine feinere Zeitteilung und damit eine präzisere Gangrate mit sich. Doch sie fordert ihren Tribut: die Reibung nimmt zu, die Rubine und die Schmierung werden stärker beansprucht, und die Gangautonomie sinkt. Uhren mit fünf oder sechs Hertz müssen daher häufiger aufgezogen werden oder arbeiten mit speziellen Schmiermitteln und Lagerungslösungen.

Die Schwingungsweite, auch Amplitude genannt, gibt an, wie weit der Unruhreif auf jeder Seite ausschlägt. Sie wird in Grad gemessen. Ein optimaler Wert liegt zwischen 270 und 310 Grad. Liegt die Amplitude darunter, wird der Gang unruhiger, da die Unruh nicht genügend Energie für eine gleichmässige Rückführung erhält. Liegt sie darüber, besteht die Gefahr des Banketts, also des Anschlags des Unruhreifs an innere Werksteile.

Die Gangregulierung erfolgt auf zwei Wegen. Die freischwingende Unruh verzichtet auf den Rücker. Die Spirallänge bleibt fix, die Gangregulierung erfolgt ausschliesslich über die Regulierschrauben am Unruhreif. Dadurch ändert sich das Trägheitsmoment: Masse weiter aussen verlangsamt die Frequenz, Masse weiter innen beschleunigt sie.

Im anderen Fall steuert der Rücker, auch Regulierhebel genannt, die wirksame Länge der Spiralfeder. Er verschiebt das Spiralklötzchen am Unruhkloben. Eine verkürzte wirksame Spirallänge erhöht die Frequenz, eine verlängerte senkt sie. Beide Methoden zielen darauf ab, die Unruhfrequenz so anzupassen, dass die Uhr pro Tag möglichst wenige Sekunden Abweichung zeigt.

Isochronismus bedeutet, dass die Unruh unabhängig von der momentanen Aufzugsfederspannung mit gleichbleibender Frequenz schwingt.

Die Breguet-Spirale zeichnet sich durch ihre aufgewundene Endkurve aus, welche die Spirale in allen Schwingungslagen zentriert hält. Bei hochwertigen Ausführungen ist die Geometrie dieser Endkurve nach dem Phillips- oder Grossmann-Prinzip optimiert, um isochrone Fehler zu minimieren.Silizium-Spiralen und Karbon-Spiralen reduzieren zudem die Masse, bieten bessere Temperaturstabilität und sind immun gegen Magnetismus.

Auch die Form des Unruhreifs selbst wurde optimiert: variable Schwermassen, feinjustierbare Regulierschrauben und spannungsfreie Materialien tragen dazu bei, dass die Frequenz über den gesamten Entladebereich der Aufzugsfeder möglichst konstant bleibt.

Jaeger-LeCoultre setzt in seinen Kalibern der Geophysic- und Polaris-Linien die Gyrolab-Unruh ein, deren Reif nicht kreisförmig, sondern hantelförmig geformt ist. Die reduzierte Oberfläche soll nach Herstellerangaben die Reibung in den Lagersteinen vermindern und die Gangrate stabilisieren.

Die Unruh bleibt das unausweichliche Zentrum mechanischer Zeitmessung. Egal ob zwei Hertz oder sechs Hertz, ob klassische Breguet-Spirale oder moderne Silizium-Variante – ihre Schwingung bestimmt, wie genau eine Uhr läuft. Wer ihre Funktion versteht, begreift auch die Bedeutung des Tourbillons, das Lagefehler der Unruh kompensieren soll, und die Relevanz des Chronometer-Tests, der letztlich nichts anderes misst als die Stabilität der Unruhfrequenz unter verschiedenen Bedingungen.