Warum Zugfedern brechen: Schultz‘ Regeln für Federhaus und Feder

Die Zugfeder ist der Kraftspeicher jeder mechanischen Taschen- und Armbanduhr. Warum sie überhaupt die bessere Lösung als das Gewicht ist, haben wir in Gewicht vs. Feder gezeigt. Dieser Beitrag geht an die Werkbank: Wie viel Feder gehört in ein Federhaus, und was führt dazu, dass eine neue Feder schon nach wenigen Tagen wieder bricht?

Wilhelm Schultz widmete der Zugfeder in „Der Uhrmacher am Werktisch“ ein eigenes Kapitel. Sein Ausgangspunkt: Schon durch die Übersetzung im Räderwerk und die unvermeidliche Reibung kommt nur ein Teil der Federkraft an der Hemmung an. Der Reparateur muss deshalb alles beseitigen, was zusätzlich klemmt oder reibt, und jeden Fehler, der die Feder brechen lassen kann.

Fehler Nr. 1: die zu starke Feder

Den häufigsten Fehler sah Schultz in einem gut gemeinten Reflex: eine möglichst starke Feder einzusetzen und das Federhaus damit zu füllen. Eine Zylinder- oder Ankeruhr, die in Ordnung ist, braucht nach seiner Erfahrung nur eine mäßig starke Feder, um lebhaft zu gehen und sich gut regulieren zu lassen.

Eine zu dicke Feder hat im Federhaus keinen Platz, sich zu entwickeln. Die Unruh schwingt dann nur kurz nach dem Aufziehen weit aus, danach lassen die Schwingungen nach, und der Gang ändert sich deutlich. Schultz beschreibt den Kunden, der seine Uhr immer vor dem Schlafengehen aufzieht, aber mal um elf, mal um zwei und mal um fünf Uhr morgens ins Bett geht: Bei ihm geht die Uhr jeden Tag anders. Dazu kommt das Bruchrisiko, denn eine zu dicke Feder in einem zu vollen Federhaus und um einen zu kleinen Kern gewunden ist nach Schultz bald gebrochen.

Wie viel Feder gehört ins Federhaus?

Für das richtige Verhältnis gab Schultz zwei Werte aus seiner Praxis an:

• Im abgelaufenen Zustand liegen 13, höchstens 13½ Windungen im Federhaus.
• Beim Ablaufen macht das Federhaus 6 volle Umdrehungen.

Vorausgesetzt ist, dass der Federkern ein Drittel des inneren Federhausdurchmessers misst, „wie allgemein vorgeschrieben“. Ist der Kern größer, kommen zu wenige Umdrehungen heraus; Schultz drehte ihn dann kleiner und feilte ihn gleich schneckenförmig, damit sich die Feder gleichmäßig aufwindet. Ist der Kern zu klein, legte er ein schmales Streifchen gut geölten Kartonpapiers zwischen Kern und inneren Umgang. Denn um einen zu kleinen Kern gewunden, springt die Feder leicht.

Mit einer Modellrechnung zeigte Schultz, warum die ältere Lehrbuchregel nicht aufgeht. Sie ging von 14 Windungen aus, die abgelaufen an jeder Seite ein Sechstel des Trommeldurchmessers einnehmen. Sein Rechenbeispiel arbeitet mit runden Zahlen, einem Federhaus von 84 mm und einer 1 mm starken Klinge. Ergebnis: Aufgezogen liegen 21 Windungen um den Kern, für das Abwickeln bleiben nur 7 mm. Sein Schluss: lieber kürzen. Statt 13 sollten es nur 12 Windungen sein, die abgelaufen ein Siebtel des Durchmessers füllen. Dahinter stehen zwei Regeln, die Schultz an das Ende stellt:

1. Das Federhaus dreht sich so oft, wie die Feder aufgezogen mehr Windungen hat als abgelaufen.
2. Die meisten Umdrehungen erhält man, wenn die abgelaufene Feder ebenso viel Fläche im Federhaus bedeckt, wie leer bleibt.

Für die Auswahl einer neuen Feder folgte daraus: Sie soll schon in ihrem Drahtring ins Federhaus passen. Meist musste Schultz dann noch ein Stück abbrechen, um das Federhaus leer genug zu bekommen. Bei der Breite gilt: Es darf nichts klemmen. Eine schmalere Feder, die sich frei entwickelt, gibt mehr Kraft ab als eine breitere, die streift. Federhausdeckel dünn auszudrehen, um eine breitere Feder unterzubringen, lehnte Schultz ab, weil sich dünne Deckel leicht eindrücken.

Heute bestimmt man die passende Zugfeder nach Höhe, Stärke und Länge, meist nach den Angaben für das Kaliber. Schultz‘ Faustregel bleibt ein guter Gegencheck, wenn eine Uhr trotz neuer Feder nicht gleichmäßig geht.

Herausnehmen, einwinden, lochen

Viele Federbrüche entstehen nach Schultz bei der Reparatur selbst:

• Herausnehmen: Das innere Ende nicht herausreißen und die Feder nicht frei herausspringen lassen, sondern vorsichtig in die dicht um das Federhaus geschlossene linke Hand.
• Einwinden: Im Federwinder einen Einsatz passenden Durchmessers verwenden. Ist er deutlich kleiner als der Federkern, kann schon das eine Aufwinden den späteren Bruch auslösen.
• Reinigen: Die in Benzin gereinigte Feder beim Abreiben mit Lappen oder Seidenpapier nicht auseinanderzerren.
• Lochen: Das innere Loch genau in die Mitte und etwas länger als den Federhaken. Das äußere Ende nur auf etwa 8 bis 10 mm ausglühen und mit der Schmirgelfeile blank schleifen. Eine kleine Rundung am Ende verhindert, dass die Feder bei vollem Aufzug den Kopf des Federhakens absprengt.

Nachsetzen? Außen ja, innen nein

Darf man eine gebrochene Feder kürzen und neu lochen („nachsetzen“)? Schultz unterschied streng. Bricht außen ein halber oder ganzer Umgang ab, kann die frisch gelochte Feder sogar besser arbeiten als vorher, weil viele Federn ohnehin zu lang waren. Am inneren Ende dagegen stört schon ein kurzes fehlendes Stück die gleichmäßige Spiralform. Beim Aufziehen entsteht nahe dem Kern eine plötzlich erhöhte Spannung, und die Feder bricht bald wieder. Sein Urteil: Bedenkt man, wie wenig eine neue Feder kostet, sollte das Nachsetzen am inneren Ende „ein für allemal verpönt“ sein. Als Notbehelf ließ er es nur für den Uhrmacher in der Provinz gelten, der keine Fournituren-Handlung am Ort hat, und auch dann nur mit ehrlicher Auskunft an den Kunden.

Ehrlichkeit war für Schultz überhaupt der Kern der Sache. In seinem eigenen Geschäft setzte man den Kunden bei einem Federbruch auf einen Stuhl neben den Werktisch, öffnete das Federhaus vor seinen Augen und gab ihm die gebrochene Feder in einem Papiertäschchen mit, als Beleg, dass wirklich eine neue eingesetzt wird. Acht oder neun von zehn Kunden verzichteten darauf, aber sie hatten den guten Willen gesehen.

Fazit

Eine Zugfeder bricht selten einfach so. Zu stark, zu lang, um einen zu kleinen Kern gewunden oder beim Herausnehmen misshandelt: Die meisten Ursachen, die Schultz vor über hundert Jahren beschrieb, lassen sich an der Werkbank vermeiden. Im nächsten Teil der Reihe bleiben wir beim Federhaus und sehen uns das Gesperr an, also Sperrrad und Sperrkegel, die die aufgezogene Kraft halten.

Quelle: Wilhelm Schultz, Der Uhrmacher am Werktisch, 9. Aufl., bearb. von Fr. A. Kames, Berlin 1941, S. 240–253 (§§ 554–598). Alle genutzten Stellen stehen bereits in der 7. Aufl. 1924 und stammen von Schultz.