Automatikuhrwerk – Funktionsweise von mechanischen Automatikuhren

Eine Automatikuhr beziehungsweise Automatic ist eine Armbanduhr mit einer bestimmten Mechanik, bei der die Feder durch Armbewegungen des Uhrenträgers selbstständig aufgezogen wird. Für Uhren dieser Machart wird daher keine Batterie benötigt. Möglich gemacht wird dies durch einen integrierten Rotor. Ältere Automatikuhrmodelle waren teilweise mit einer Pendelschwungmasse beziehungsweise Hammerautomatik anstelle eines Rotors ausgestattet.

Kraft zur Bewegung mechanischer Uhrwerke

Bei Auswahl und Kauf einer Uhr mit Automatikuhrwerk gilt es, zu wissen, wie diese funktioniert. Auch die Unterschiede bei den Automatikantrieben sind von nicht zu unterschätzender Bedeutung. Der Grundsatz: Zur Bewegung mechanischer Uhrwerke braucht es Kraft. Diese wird durch die Zugfeder im Federhaus gespeichert. Der Rotor im Werk der Automatikuhr liefert die Energie – ohne ihn geht also nichts. Der Begriff Automatik, der dem Automatikuhrwerk seinen Namen verleiht, bezeichnet ein ganz normales, mechanisches Uhrwerk mit Zusatzmechanismus. Dieser Zusatzmechanismus wandelt kinetische in potenzielle Energie um. Bewegt der Träger der Uhr sein Handgelenk, wird dies zum Spannen der Zugfeder verwendet.

Die Funktionsweise eines Automatikuhrwerks

Der (zumeist kugelgelagerte) Rotor der Uhr bleibt bei Bewegungen des Gehäuses aufgrund von Schwerkraft und Massenträgheit stehen. Hierdurch kommt es zur Ausübung eines Drehmoments auf den Aufziehmechanismus. Der Aufziehmechanismus einer Automatikuhr funktioniert auch in der Schwerelosigkeit. Für gewöhnlich wird die Feder der Automatikuhr bidirektional, also bei beiden Drehrichtungen, aufgezogen. Eine Armbanduhr mit Automatik zeichnet sich nicht nur durch ihre Einfachheit in der Handhabung aus. Die Feder, die immer gleich bleibend gespannt ist, zieht einen gleichmäßigen Lauf des Automatik-Chronographen nach sich. Kein Wunder, dass ihre Einführung einen großen Fortschritt in Sachen Uhrmacherhandwerk brachte.

Die Gangreserve beziehungsweise Gangautonomie

Der Begriff Gangreserve beziehungsweise Gangautonomie, der sich in den Zertifikaten beziehungsweise Betriebsanleitungen der Automatik Chronographen findet, bezeichnet die Zeitdauer, in der das vollständig aufgezogene Uhrwerk der Armbanduhr mit Automatik noch läuft, nachdem es letztmals bewegt wurde. Je nach Automatikuhrwerk beträgt sie zwischen 35 und 60 Stunden, in Kombination mit Federhäusern sogar bis zu 10 Tagen. Automatikuhren mit Pendelschwungmasse verfügen dagegen meist über eine geringere Gangreserve beziehungsweise Gangautonomie, weil sie nicht den maximal verfügbaren Aufzugsweg wie Automatikuhren mit Rotor nutzen. Außerdem wird die Schwungmasse beidseitig von zusätzlichen Spiralfedern abgebremst. Um das Stehenbleiben des Automatikuhrwerks zu verhindern, gibt es spezielle, elektrische Uhrenbeweger, die das Werk in Bewegung halten, um zu verhindern, dass es stehen bleibt – auch dann, wenn es gerade nicht getragen wird.

Die Geschichte der Armbanduhr mit Automatik

Der einfache Handaufzug über die Krone machte es den vergleichsweise teuren Automatik-Chronographen im Taschenuhr-Format zunächst schwer, sich durchzusetzen. Es gab sie etwa seit 1770. 1775 erfolgte die Erfindung des automatischen, bidirektionalen Aufzugs mit Rotor und Wechsler für Taschenuhren durch Abraham-Louis Perrelet. Im Jahre 1922 entwarf die Firma Leroy aus Frankreich die erste Armbanduhr mit Automatik, angetrieben durch eine Pendelschwungmasse. Sie wurde jedoch nicht vertrieben. Bekannt als Erfinder der Uhr mit Automatikuhrwerk ist John Harwood, ein britischer Uhrmacher von der Isle of Man. Seine Idee aus dem Jahre 1923 mündete in der Beantragung eines Patents in der Schweiz. 1926 brachte er zusammen mit Blancpain und Fortis Uhren jeweils ein Modell einer Automatikuhr heraus. 1931 erschien die Rolex Oyster Perpetual auf dem Markt, die als die erste funktionstüchtige Automatikarmbanduhr mit einseitig aufziehbarem Rotor gilt. 1932 wurde das Funktionsprinzip dieser Uhr für das Unternehmen patentiert. Anfang der 1950er Jahre kam es zum Bau der ersten Automatikuhren in Deutschland durch Durowe, Junghans und Bifora-Uhren.

Automatikuhren mit beidseitig wirkendem Aufzug

Automatikuhren mit beidseitig wirkendem Aufzug verfügen über ein Wechselgetriebe. Dieses sorgt dafür, die Bewegungen des Rotors gleichzurichten. Im Laufe der Jahrzehnte haben sich die Techniker und Uhrmacher an die Erfindung vieler verschiedener Polarisierungssysteme gemacht, die mittels Exzentern, Zahnrädern und Schaltklinken funktionieren. Pionier bei Automatikuhrwerken war der Rohwerkefabrikant Felsa. Er hebelte die Patente des Unternehmens Rolex durch einen raffinierten und durchdachten Schachzug aus. Beim „Bidynator“ Kaliber 692 erfolgte der Rotoraufzug erstmals in beiden Bewegungsrichtungen von Handgelenk und Armbanduhr – also beidseitig. Der Trick war eine kleine Wippe, die die Verbindung zum Federhaus und Reduktionsgetriebe über ein oder zwei Zahnräder herstellte. Später debütierte auch Longines mit einem Rotorwerk. Das Unternehmen überzeugte mit einem Exzenterwechsler und einem System aus Sperr- und Schaltklinken. 1948 gelang es dem Hause Eterna, erstmals in der Geschichte des Selbstaufzugs die Automatik in einem aus insgesamt zwölf Teilen bestehenden Modul zu vereinigen.

Bidirektionaler vs. unidirektionaler Aufzug eines automatischen Uhrwerks

Im Jahre 1944 stieß der Uhrmacher Albert Pellaton zu IWC. Er führte die Schaffhauser Manufaktur ins Zeitalter der Uhr mit Automatikuhrwerk. 1950 meldete die Firma eine Erfindung zum Patent an, die Geschichte in Sachen Automatikuhrwerk schreiben sollte. Die Kraftübertragung von Rotor zu Federhaus erfolgte beim Automatik-Kaliber 81 in beiden Drehrichtungen – und zwar mittels Kurvenscheibe und Schaltklinken-System. Damit gehörte die Zukunft der Automatikuhren dem beidseitig wirkenden Aufzug, mit dem jede Bewegung der Trägerin oder des Trägers zur Energiegewinnung für die Automatikuhr verwendet werden konnte. 1973 kam es schließlich zur Entwicklung eines neuen Chronographenkalibers: Valjoux 7750. Der Konstrukteur Edmond Capt legte besonders viel Wert auf Effizienz und Servicefreundlichkeit. Der Rotor dieses Automatikuhrwerks wirkte nur in einer Richtung. Dennoch werden immer wieder die Zuverlässigkeit und Aufzugsleistung dieses Automatikuhrwerks gelobt. Heute gehört die Automatikuhr trotz ihrer vergleichsweise simplen Technik zum Kreis der unumstrittenen Bestseller unter den Uhrwerken. Die Frage, ob Uhrwerke mit uni- oder bidirektionalem Aufzug effizienter arbeiten, gehört seitdem in die Kategorie Gelehrtenstreit. Beide Systeme besitzen ihre Vor- und Nachteile.

Mikrorotor vs. Zentralrotor bei einem Automatikuhrwerk

Das Reduktionsgetriebe im Automatikuhrwerk ist – anders als das Wechselgetriebe – unentbehrlich. Seine Aufgabe: Es wandelt die vergleichsweise schnellen Bewegungen des Rotors in langsamere um. Diese werden zur Spannung der Zugfeder benötigt. Ganz gleich, ob Mikro- oder Zentralrotor: Jedes System hat seine Vor- und Nachteile. Anhänger des klassischen Zentralrotors sehen keinen Grund zur Verwendung eines kleineren Rotors. Bei der Konstruktion flacher bis ultraflacher Automatikwerke greifen Konstrukteure und Uhrmacher seit den 1950er Jahren zur Möglichkeit, den Rotor vollends in die Werksebene der Automatikuhr zu integrieren. Man spricht dann von Mikrorotor. Anders als zentral oder leicht exzentrisch angeordnete Schwungmassen erlauben Mikrorotoren nicht nur eine besonders flache Bauweise der Automatikuhr, sondern auch eine ungehinderte Sicht auf das gesamte Automatikuhrwerk mit seinen Dekorationen sowie dem Schwing- und Hemmungssystem. Für viele Liebhaber von Automatikuhren und Handaufzugsuhren ein nicht zu unterschätzendes Entscheidungskriterium! Und: Die Automatikuhrwerke 240 von Patek Philippe, 1.96 von Chopard, RD 77 von Roger Dubuis, 1270 von Piaget oder Sax-O-Mat von A. Lange & Söhne beweisen, dass auch Mikrorotoren ihren Job in der Automatikuhr ausgesprochen zufriedenstellend erledigen.

Die Welt der Autoquarzuhrwerke

Neben den klassischen Automatikuhrwerken gibt es auch Autoquarzuhrwerke. Hierbei handelt es sich um eine Quarzuhr, die ihre Antriebsenergie von einem mechanischen Aufzugsrotor bezieht. Die Energie, zugeführt durch die Bewegungen des Handgelenks der Trägerin beziehungsweise des Trägers, versetzen den exzentrischen Aufzugsrotor – genau wie in einer mechanischen Automatikuhr – in Bewegung. Die Drehbewegung sorgt für den Antrieb eines winzigen, elektrischen Generators, der seinerseits einen Kondensator oder Akkumulator auflädt. Im Jahre 2007 gab es zwei Werke dieser Machart, nämlich das Seiko Kinetic aus Japan und das ETA Autoquartz aus der Schweiz. Das ETA-Uhrwerk ist dabei jünger und teurer und unterscheidet sich dadurch vom Kinetic-Uhrwerk (bspw. bei Seiko Uhren verbaut), dass der Rotor den Generator nicht direkt antreibt. Stattdessen sorgt er fürs Aufziehen eines kleinen Federhauses. Immer, wenn es vollständig aufgezogen ist, läuft es automatisch ab – und treibt so den Generator. Der Vorteil dieses Mechanismus: Der Generator läuft entweder ganz oder gar nicht. Auf diese Art und Weise wird er geschont und arbeitet zugleich effizienter. Eine Schutzeinheit im Inneren des Uhrwerks verhindert, dass der Energiespeicher der Uhr überladen wird. Außerdem kann das Federhaus der Autoquarz – wie bei einer klassischen Armbanduhr mit Automatik – von Hand über die Krone aufgezogen werden. Autoquarzuhren verbinden die (moderne) Technologie der Quarzuhr mit der (klassischen) Technik des Automatikantriebs – für eine Kombination aus Genauigkeit und Batteriefreiheit. Im Bereich der Luxusuhren konnte sich die Autoquarztechnologie bislang noch nicht durchsetzen.

Aufzug eines Automatikuhrwerks – Energie zum Spannen der Zugfeder

Es sei festgehalten, dass Bewegung bei einer Armbanduhr mit Automatik so gut wie alles ist. Unabhängig von ein- oder beidseitig wirkendem Aufzug haben alle Werke für die Automatikuhr eines gemein: Sollen sie einwandfrei funktionieren, braucht es ein hinreichendes Maß an Bewegung. Diese wird der Armbanduhr durch Tragen und/oder Uhrenbeweger zugeführt. Denn allein die Bewegung des Automatikuhrwerks erzeugt kinetische Energie zum Spannen der Zugfeder. Außerdem sorgt sie für ein effektiveres und gleichförmigeres Antriebsdrehmoment. Dieses sorgt mitunter für bessere Gangleistungen des Automatik-Chronographen. Stöße, Magnetfelder und Temperaturschwankungen sollten vermieden werden. Zur Inbetriebnahme von Automatikarmbanduhren sollten diese voll aufgezogen werden. Dies geschieht über die Krone. Dasselbe gilt für Herrenuhren, die länger nicht getragen wurden. Hier empfehlen sich 25 bis 30 Kronenumdrehungen zum Aufziehen. Nachts sollten Automatik-Chronographen nicht an kalten Orten, so beispielsweise Tischen mit Glasoberflächen, abgelegt werden, denn Öl und Ganggenauigkeit leiden unter den Temperaturschwankungen.