Wenn Rad und Trieb nicht sauber greifen: Eingriffsfehler erkennen

Im letzten Beitrag ging es darum, wie die Hemmung den Ablauf des Uhrwerks steuert. Bevor ihre Funktion geprüft wird, lohnt sich jedoch ein genauer Blick auf das Räderwerk. Seine Räder und Triebe sollen die Antriebskraft möglichst gleichmäßig und mit geringen Verlusten bis zur Hemmung weitergeben. Arbeitet bereits einer dieser Eingriffe fehlerhaft, kann ein Kraftverlust im Räderwerk irrtümlich der Hemmung zugeschrieben werden.

Dieser Beitrag behandelt deshalb ausschließlich die Eingriffe zwischen Rad und Trieb. Der Eingriff zwischen Ankerrad und Anker folgt im nächsten Teil der Serie.

Was ein guter Eingriff leisten muss

Ein guter Eingriff lässt sich nicht allein daran erkennen, dass sich das Räderwerk dreht. Entscheidend ist, wie gleichmäßig die Kraftführung von einem Radzahn auf den folgenden übergeht.

Für die Prüfung wird das zugehörige Trieb leicht gebremst und das Rad sehr langsam, Zahn für Zahn, weitergedreht. Schultz empfiehlt für die genaue Unterscheidung der Fehlerbilder eine Bewegung von etwa ein bis zwei Zähnen pro Sekunde. Der Übergang soll sich dabei vollständig glatt anfühlen: ohne Aufstoßen, Nachfallen, Erschütterung oder merkliches Holpern.

Wird das Rad zu schnell durch den Eingriff bewegt, können mehrere Zähne innerhalb eines kurzen Augenblicks passieren. Kleine Unregelmäßigkeiten bleiben dann leicht verborgen. Erst das langsame Durchfühlen macht erkennbar, ob die Zähne kontinuierlich ineinandergreifen oder ob die Kraftübertragung regelmäßig unterbrochen beziehungsweise gehemmt wird.

Der Druck auf das Trieb muss ausreichen, damit der Eingriff tatsächlich fühlbar wird. Zu starker Druck ist jedoch zu vermeiden, weil insbesondere bei kleinen Trieben der untere Lochstein beschädigt werden kann. Die Prüfung verlangt daher nicht nur Aufmerksamkeit, sondern auch ein sorgfältig abgestimmtes Maß an Kraft.

Schultz unterscheidet fünf grundlegende Fehlergruppen, die bei der Untersuchung berücksichtigt werden müssen:

• Der Eingriff steht zu tief.
• Der Eingriff steht zu seicht.
• Die Radzähne besitzen in den Zahnlücken des Triebes keine oder nur ungenügende Luft.
• Das Trieb ist im Verhältnis zum Rad zu groß oder zu klein.
• Die Zahnform des Rades oder Triebes ist fehlerhaft.

Hinzu kommen mögliche Probleme an Zapfen und Lagern. Ein Widerstand beim Drehen beweist deshalb noch nicht, dass die Eingriffstiefe falsch ist. Auch ein verbogener oder klemmender Zapfen, ein unrund laufendes Rad, einzelne abweichende Zähne oder eine ungeeignete Zahnform können den Lauf beeinträchtigen.

Zahnluft ist nicht Eingriffstiefe

Zahnluft und Eingriffstiefe müssen getrennt voneinander beurteilt werden. Beide Merkmale stehen zwar miteinander in Verbindung, beschreiben aber nicht denselben Befund.

Als Zahnluft wird hier der Freiraum zwischen Radzahn und Zahnlücke des Triebes bezeichnet. Dieser Freiraum muss in allen Stellungen des Räderpaares vorhanden sein. Fehlt er vollständig oder örtlich, können die Zähne klemmen.

Die Größe der Zahnluft zeigt jedoch nicht zuverlässig, ob Rad und Trieb zu tief oder zu seicht ineinandergreifen. Ein Eingriff kann viel Zahnluft besitzen und trotzdem zu tief stehen. Umgekehrt kann ein zu seichter Eingriff mit vergleichsweise geringer Zahnluft auftreten.

Ebenso kann sich ein Eingriff gleichmäßig und glatt anfühlen, obwohl die Zahnluft nicht ausreicht. Das bedeutet nicht automatisch, dass Rad und Trieb zu tief ineinandergreifen. Eine Korrektur der Eingriffstiefe würde in einem solchen Fall nicht zwangsläufig die Ursache beseitigen und könnte den zuvor glatten Lauf sogar verschlechtern.

Zu geringe Zahnluft wird besonders dann kritisch, wenn Schmutz in den Eingriff gelangt. Schon kleine Verunreinigungen können eine Zahnlücke so weit ausfüllen, dass der Lauf stockt. Schultz hebt insbesondere den letzten Eingriff des Laufwerks hervor: Am Sekundenrad ist die noch vorhandene Triebkraft geringer, weshalb sich eine zusätzliche Hemmung dort besonders deutlich auswirken kann.

Für die Kontrolle wird das Trieb festgehalten und das Rad vorsichtig gegen das Trieb bewegt. Anschließend wird an mindestens sechs bis acht Stellen geprüft, ob sich das Rad geringfügig hin- und herbewegen lässt. Die Untersuchung an mehreren Positionen ist wichtig, weil die Zahnluft nicht über den gesamten Umfang gleich sein muss.

Auf diese Weise können zugleich unrunde Stellen des Rades auffallen. Zusätzlich sollten die Radzähne unter der Lupe betrachtet werden, damit einzelne zu dicke, zu kurze oder anderweitig abweichende Zähne nicht übersehen werden. Ein lokal auftretender Fehler darf nicht vorschnell als allgemein falsche Eingriffstiefe gedeutet werden.

Fall und Stoß unterscheiden

Ein fehlerhafter Eingriff macht sich beim langsamen Durchfühlen häufig durch einen wiederkehrenden Ruck bemerkbar. Für die weitere Beurteilung ist entscheidend, ob dieser Ruck durch Fall oder durch Stoß beziehungsweise Aufsetzen entsteht.

Beim Fall verliert der austretende Radzahn den Kontakt zum Triebzahn, bevor der folgende Radzahn die Führung übernimmt. Dazwischen entsteht ein kurzer freier Weg. Das Rad bewegt sich dabei für einen Augenblick weiter, ohne Kraft auf das Trieb zu übertragen.

Dieser freie Weg ist beim langsamen Prüfen als kleines Nachfallen wahrnehmbar. Danach folgt zunächst wieder ein vergleichsweise glatter Abschnitt, bevor sich der Vorgang am nächsten Zahn wiederholt. Der Eingriff wirkt dadurch nicht durchgehend geführt, sondern rhythmisch unterbrochen.

Beim Stoß fehlt dieser freie Weg. Der folgende Radzahn trifft zu früh auf den nächsten Triebzahn und muss einen merklichen Widerstand überwinden. Beim Weiterdrehen fühlt es sich an, als müsse sich der Radzahn über eine Erhöhung hinwegbewegen. Nach einem etwas leichteren Abschnitt tritt am folgenden Zahn erneut ein deutlicher Widerstand auf.

Beide Fehler beeinträchtigen die Kraftübertragung auf unterschiedliche Weise. Beim Fall wird während des freien Weges keine Kraft an das Trieb weitergegeben. Beim Stoß wird ein Teil der Antriebskraft dafür benötigt, den Widerstand zwischen den Zähnen zu überwinden. Ein stark aufsetzender Eingriff kann den Kraftfluss bis zur Hemmung erheblich schwächen und im ungünstigen Fall ganz unterbrechen.

Ein schneller Lauf kann diese Unterschiede verdecken. Wer mehrere Zähne mit einem Ruck durch den Eingriff bewegt, nimmt möglicherweise nur ein allgemeines Holpern wahr. Erst die langsame Prüfung Zahn für Zahn erlaubt es, die kurze Unterbrechung beim Fall vom ansteigenden Widerstand beim Stoß zu unterscheiden.

Vom Fehlerbild zur Ursache

Fall und Stoß sind zunächst fühlbare Beobachtungen, aber noch keine vollständigen Diagnosen. Hinter demselben Fehlerbild können unterschiedliche geometrische Ursachen stehen.

Tritt Fall auf, kommen hauptsächlich zwei Ursachen infrage: Der Eingriff kann zu tief stehen oder das Trieb kann im Verhältnis zum Rad zu klein sein. Bei einem zu tiefen Eingriff stimmt der Abstand der beiden Achsen beziehungsweise die Lage der Grundkreise nicht. Bei einem zu kleinen Trieb kann die Eingriffstiefe dagegen grundsätzlich richtig sein, während der Durchmesser des Triebes nicht zum Rad passt.

Auch ein Stoß kann auf zwei verschiedene Ursachen zurückgehen. Entweder steht der Eingriff zu seicht oder das Trieb ist im Verhältnis zum Rad zu groß. Beim zu seichten Eingriff liegen Rad und Trieb zu weit auseinander. Bei einem zu großen Trieb kann der Achsabstand dagegen richtig sein, während der folgende Radzahn trotzdem zu früh auf den nächsten Triebzahn trifft.

Damit ergibt sich folgende Grundordnung:

• Fall: möglicher zu tiefer Eingriff oder mögliches zu kleines Trieb.
• Stoß beziehungsweise Aufsetzen: möglicher zu seichter Eingriff oder mögliches zu großes Trieb.
• Unzureichende Zahnluft: eigenständiger Befund, nicht automatisch ein zu tiefer Eingriff.
• Unregelmäßiger Lauf: zusätzlich Zahnform, Rundlauf, Zapfen und Lager prüfen.

Diese Unterscheidung ist für die weitere Beurteilung entscheidend. Die Ursache eines Fehlers muss erkannt werden, bevor über eine Korrektur entschieden wird. Ein zu kleines oder zu großes Trieb kann den Eingriff zwar theoretisch unrichtig machen; gelingt es jedoch, den Eingriff praktisch glatt und stoßfrei einzustellen, muss der Gang dadurch nicht beeinträchtigt werden. Entscheidend bleibt daher das Zusammenspiel von Eingriffstiefe, Triebgröße, Zahnform und tatsächlich fühlbarem Lauf.

Wo sich der Eingriff einsehen lässt, ergänzt die Beobachtung unter der Lupe das Tastgefühl. Ist eine direkte Sichtprüfung wegen der Bauweise des Werkes nicht möglich, gewinnt das langsame Durchfühlen besondere Bedeutung. Im Zweifelsfall kann ein auf die Eingriffsentfernung eingestellter Eingriffzirkel dabei helfen, die Verzahnung außerhalb des Werkes genauer zu beurteilen.

Erst prüfen, dann eingreifen

Zahnluft, Eingriffstiefe, Fall und Stoß beschreiben unterschiedliche Eigenschaften eines Räderpaares. Wer sie vorschnell gleichsetzt, riskiert eine Korrektur an der falschen Stelle.

Der zuverlässige Weg beginnt mit dem langsamen Durchfühlen des Eingriffs. Danach werden Zahnluft, Rundlauf, einzelne Radzähne, Triebgröße sowie der Zustand von Zapfen und Lagern geprüft. Erst wenn das fühlbare Fehlerbild einer tatsächlichen Ursache zugeordnet ist, lässt sich entscheiden, welche Abhilfe fachlich vertretbar ist.

Die konkreten Reparaturverfahren – etwa das Berichtigen der Eingriffsentfernung, das Bearbeiten oder Ersetzen eines Rades beziehungsweise das Einsetzen eines passenden Triebes – bilden einen eigenen Arbeitsschritt. Für die Diagnose gilt zunächst: Nicht jeder Widerstand ist ein zu tiefer Eingriff, nicht jedes Spiel ist ausreichende Zahnluft und nicht jeder Ruck hat dieselbe Ursache.

Im nächsten Teil richtet sich der Blick auf Ankerrad und Anker. Dort begegnen uns erneut Begriffe wie Eingriffstiefe und Fall, ergänzt durch Höhenstellung, verlorenen Weg und Zug. Der „Fall“ an der Ankerhemmung bezeichnet dabei einen anderen Vorgang als der hier behandelte freie Weg zwischen Rad und Trieb.