Hallo!

Ich hätte wieder mal eine Frage zu Zugfedern für ein Uhrenprojekt.
Es würde mich sehr freuen, wenn mir jemand weiterhelfen könnte.

Vor einiger Zeit habe ich bei ebay eine -meiner Meinung nach- interessante Uhr im Empire-Stil ersteigert.
Natürlich muß noch viel gemacht werden..





Die Uhr hat ein recht interessantes Werk mit feststehenden Federhäusern und Innengesperr.
(Wie man sieht noch völlig verdreckt..)




Die Federhäuser sind auch ziemlich klein und vermutlich nur für eine relativ kurze Gangdauer ausgelegt.
Leider sind die Zugfedern völlig ausgeleiert und ich würde diese gerne ersetzen.



Die Federhäuser haben folgende Maaße:

Gehwerk

Innenhöhe: 12,7 mm
Innendurchmesser: 30 mm
Federkerndurchmesser: 10,29 mm
(Verhältnis 1 : 2,92)
Höhe der alten Feder: 11,54 mm
Stärke der alten Feder: ca. 0,25 mm


Schlagwerk

Innenhöhe: 10,3 mm
Innendurchmesser: 28,31 mm
Federkerndurchmesser: 9,32 mm
(Verhältnis 1 : 3,04)
Höhe der alten Feder: 9 mm
Stärke der alten Feder: ca. 0,27 mm

Nur was soll ich als Ersatz nehmen?
11,5 mm bekomme ich vermutlich nirgends. Also dann 11 mm Höhe für's Gehwerk?
Und dafür dann die Klingenstärke etwas größer?
Da gibt es dann z.B. bei Flume (falls ich da über unsere Firma überhaupt bestellen kann..)
einige Varianten die sich in Klingenstärke und Länge der Feder unterscheiden.

Wie sollte denn in etwa bei solchen Uhren das Verhältnis
von Federhausinnendurchmesser zu Federkern aussehen?
Im anderen thread war für Großuhren ja das Verhältnis
mit s= Df/90 bis Df/120 angegeben. Kann man das genauer eingrenzen?

Über jeden Tip wäre ich sehr dankbar!

Gruß
Daniel





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Dimensionen

Durchmesser des Federkerns: 1/3 Innendurchmesser des Federhauses.

Federbreite: (Federhöhe) Gemessene, verfügbare Höhe zwischen Boden und Deckel, (Innenhöhe)
abzüglich ca. 1/10mm Spiel. (je nach Werkgrösse)

Federdicke: 1/28 bis 1/30 des Federkerndurchmessers.

Federlänge: Länge = 31,4 x Innendurchmesser des Federhauses. ( einfache Formel)


MfG Giacumin

es wird nicht ganz einfach werden diese Federn zu ersetzen. Das spezielle ist, dass der Federkern keinen Haken hat sondern diesen eingesprungenen Schlitz, in dem sich die Feder einhängt. Diese Federn sind nicht leicht zu bekommen.

viel Glück

@ Giacumin,

vielen Dank! Diese Art der Berechnung kannte ich noch nicht.
Die Angaben die ich bisher immer gelesen habe bezogen sich auf den Innendurchmesser
des Federhauses. (1/80tel bis 1/120tel des Federhausdurchmessers = Klingenstärke).

@tojota,

Der Federkern hat einen ganz normalen Haken. Das was du meinst, ist eine Art Verschluss
um den Federkern vom Zahnrad trennen zu können.
Habe allerdings im Moment grade keine Idee wie man das aufkriegt..

Kannte diese Formel auch nicht, habe diese Angaben vor geraumer Zeit von unserem Wolfgang Fritz erhalten...

MfG Giacumin

Zitat von Uhrmensch im Beitrag #4

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...Der Federkern hat einen ganz normalen Haken. Das was du meinst, ist eine Art Verschluss
um den Federkern vom Zahnrad trennen zu können.
Habe allerdings im Moment grade keine Idee wie man das aufkriegt..

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@Christian:

Super vielen Dank für den Tip!
Das werde ich mal probieren.

Wegen der zeitlichen Einordnung:
Da kenne ich mich nicht so wirklich aus.
Bei ebay wurde sie halt als empire angeboten.
Und zumindest die Gehäuseform würde ja
Ganz gut passen. Eine Aufzugsbegrenzung hatte die Uhr übrigens mal. Wurde halt wie üblich zwecks Laufzeitverlängerung abmontiert. Man kann aber noch die Schraublöcher und den Abdruck auf der Platine erkennen.

Gerade noch bei Uhrenlexikon.de gefunden:

„Das feststehende Federhaus ist an einer Platine fixiert (meist verschraubt), das Gesperr G (s. u.) ist zwischen Federkern und Antriebsrad plaziert. Das feststehende Federhaus ist ein spezifisches Merkmal deutscher bzw. süddeutscher Uhren. Es wurde in den frühesten federangetriebenen Uhren im 16. Jahrhundert meist beim Schlagwerk verwendet und bis ins 19. Jahrhundert bei einfachen Uhren beibehalten. Fast alle Uhren mit feststehenden Federhäusern haben eine Gangdauer von etwa 30 Stunden.“

Hallo Daniel,
Wozu die Federn Berechnen?,Du hast doch die Alten Federn als Maß.
Neue in den Abmessungen werden sehr warscheinlich nicht zu finden sein,also kannste nur welche mit ählichen Maßen suchen.
Ich persönlich würde die alten Feder reinigen einbauen und fetten und schauen wie lange die Gehzeit ist und wenn das halt nicht geht haste halt ne Stunde mehr zu tun mit dem einbau neuer Federn.

Hallo Manfred,

ja mit den alten Federn ist halt immer so eine Sache..
Man weiß ja nie ob das noch die Originalen sind.
Vielleicht wurden die schonmal getauscht und man hat dann
irgendwas genommen, was zu der Zeit halt verfügbar war.
Klar würde die Uhr damit wohl laufen. Aber ich denke man sollte schon versuchen
soweit es geht das Optimum zu finden.
Gerade wenn die Gangdauer eh so kurz sein sollte wie in meinem Zitat unten angegeben.
Habe aber jetzt ähnliche Maaße (minimal stärker) bei Cousins.uk gefunden und bestellt.
Hoffe es klappt dann damit.

Na ja das ist nicht so unbedingt besser. Die modernen Federn sind bei gleicher Dicke um einiges stärker als die Originalfedern die da mal drin waren. Es wäre wahrscheinlich besser gewesen Du hättest die neuen Federn lieber etwas dünner genommen. Wenn sie etwas dicker sind, sind sie sehr wahrscheinlich viel zu kräftig für die Uhr.

lg Christian

Hallo Christian,

danke für die Info, das wußte ich noch nicht..

Also die Maaße der Federn sind jetzt:

Gehwerk
alt: Höhe: 11,54 mm --- Stärke: ca. 0,25 mm -- -Länge: 1350 mm (ca.)
neu: Höhe: 12,00 mm --- Stärke: 0,25 mm --- Länge: 1350 mm

Schlagwerk
alt: Höhe: 9,00 mm --- Stärke: ca. 0,27 mm -- -Länge: 940 mm (ca.)
neu: Höhe: 10,00 mm --- Stärke: 0,25 mm --- Länge: 950 mm


Bei watchtime.net habe ich noch folgendes zu dem Thema gefunden:

Zitat

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Grundsätzlich wächst das Drehmoment der Federn linear mit ihrer Breite. Überproportional schlägt dagegen die Stärke der Klinge zu Buche: Eine doppelte Klingenstärke steigert das Drehmoment etwa um den Faktor acht. Bleibt die Länge der Zugfeder. Jedes Plus führt zu einer höheren Gangautonomie des Uhrwerks – das heißt, es läuft länger –, jedoch verringert sich das Drehmoment linear mit der Länge.

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Das bezieht sich jetzt zwar auf Federn für Armbanduhren, dürfte aber bei Großuhrenfedern eigentlich auch gelten oder?
Gibt es irgendwo Literatur zu dem Thema? Vielleicht auch mit Diagrammen wo das veranschaulicht wird? Zumindest im Internet habe ich nichts gefunden..

Zitat

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Gibt es irgendwo Literatur zu dem Thema? Vielleicht auch mit Diagrammen wo das veranschaulicht wird? Zumindest im Internet habe ich nichts gefunden..

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Freut mich (Sorry, das musste jetzt raus).

In den meisten Uhrmacher-Lehrbüchern wird auch die Berechnung der Zugfeder behandelt.

Ein Tool zum Berechnen von Zugfedern biete ich auch in PENDULUM.

Allerdings gibt es keine Formel, die unmittelbar die absolut richtige Feder für eine Uhr auswirft. Als Variable muss immer erst die Federstärke gewählt werden, darauf bauen alle folgenden Berechnungen auf. Natürlich gibt es Erfahrungswerte, welche Stärke zu welchem Federhaus-Durchmesser passt. Die werden auch in den oben empfohlenen Formeln stillschweigend eingesetzt. Das passt meistens, aber nicht für alle Uhren!

Schon erwähnt wurde, dass eine kleine Änderung der Federstärke große Änderung des Moments bewirkt (~ s hoch 3).

Danke (warum freut dich das?) !

Aber wo kann man denn in dem Programm die Federn berechnen?
Ich finde da nur die Berechnung des Pendels..

Wie geht man denn bei der Neukonstruktion/Planung einer Uhr vor?
Wenn noch kein Federhaus etc. vorhanden ist an dem man sich orientieren kann.
Da müßte es doch eigentlich irgendwelche Formeln geben, in die man
z.B. die gewünschte Gangdauer, Anzahl/Durchmesser der anzutreibenden Zahnräder,
Anzahl der Übersetzungen etc. eingeben kann, um auf das benötigte Drehmoment
zu kommen, das man dann wiederum in eine Federstärke/Breite/Länge umrechnen kann,
was wiederrum zu den Maaßen von Federhaus und -Kern führt.

Wenn ich das Zitat aus watchtime von oben richtig interpretiere, gibt es ja mehrere
Möglichkeiten um auf auf ein bestimmtes Drehmoment zu kommen.
Also z.B. statt Klingenstärke 12 x 0,3 mm x 1000 mm dann 13 x 0,28 x 1000 mm oder 13 x 0,29 x 950 mm (nur als Beispiel).
Also das man z.B. die Breite geringfügig erhöht und gleichzeitig die Klingenstärke etwas reduziert oder umgekehrt.
Wenn das irgendwo beschrieben würde, würde mich das sehr interessieren..

Hallo,

natürlich nicht Deine erfolglose Suche, sondern dass es sich immer noch lohnt, eine gut sortierte Fachbibliothek zu besitzen, das freut mich.

Infos zu Zugfeder und Berechnung u.a. in:
- Lehotzky: Mech. Uhren
- Lehotzky: Uhrenkunde
- Jendritzki u.a.: Lehrbuch f. d. Uhrmacherhandwerk Bd. 2
- Glaser: Lexikon d. Uhrentechnik

Danke für Deinen Hinweis! Die aktuelle Version von PENDULUM habe ich hochgeladen, letzter Beitrag, da ist nun auch die Federberechnung drin.

Wie das der Konstrukteur macht, kann ich auch nur spekulieren. Es wird eine Mischung aus Berechnung und Probieren sein, wie überall. Vorgegeben wird sicher die geforderte Laufdauer des Werks.
Ein hochfein ausgeführtes Werk braucht weniger Kraft als ein einfaches, billig gefertigtes. Entsprechend auch andere Federn bzw. Federstärke.

Nachtrag:
Aus der Physik und Technik ist bekannt, dass man die Verhältnisse bei starken Größenänderungen nicht 1:1 übertragen kann (Armbanduhr - Pendeluhr, Schiffsmodell - echtes Schiff etc.) s. Modellgesetze.
Die meisten Zugfeder-Berechnungen in den Fachbüchern geben ein Verhältnis Federstärke : Federhausdurchmesser von 1:80 ... 1:90 an. Das ist richtig für Kleinuhren, bei Pendeluhren dagegen wird eine viel zu starke Feder herauskommen.

Ich habe mir deshalb einige Junghans Werke mit Schlagwerk angeschaut (Größe 111x95 bis 144x136): Werke mit Pendel haben ein Verhältnis (s.o.) von 1:100 bis 1:112.
Mit Echappement 1:107 bis 1:128.
Das entspricht etwa den Werten aus Deinem Startbeitrag.