Welche Arten von Zahnrädern werden in Getrieben verwendet?

Obwohl sie für die Übertragung von Drehmoment und Leistung zwischen rotierenden Wellen ausgelegt sind, wird die Wahl der Verzahnung bei der Konstruktion eines Getriebes in erster Linie durch die Ausrichtung der Eingangs- und Ausgangswellen bestimmt. Stirnradgetriebe sind die richtige Wahl für Inline-Getriebe und Kegelrad- oder Schneckengetriebe sind die richtige Wahl für rechtwinklige Getriebe.

Inline-Getriebe werden austauschbar auch als Getriebeköpfe bezeichnet. In den meisten Inline-Anwendungen wird die Motorwelle als Eingangswelle verwendet und die Ausgangswelle des Getriebes ist der Eingang für die nächste Antriebskomponente. Inline-Getriebe verwenden eine Stirnradverzahnung, entweder in Form eines Planetengetriebes oder einer Vielzahl von Stufen mit Stirnrädern. Planetengetriebe kombinieren ein Stirnrad als Eingang (das so genannte Sonnenrad) mit weiteren Stirnrädern (den so genannten Planeten), die sich in einem Innenzahnkranz drehen. Das Verhältnis zwischen der Anzahl der Zähne des Sonnenrads und der Anzahl der Zähne des Innenzahnkranzes bestimmt das Übersetzungsverhältnis. Das kleinste Übersetzungsverhältnis, das ein Planetensystem erreichen kann, ist 3:1. Es können jedoch mehrere Planetensysteme übereinander angeordnet werden, um Übersetzungsverhältnisse von über 100:1 zu erreichen. Bei einem Planetengetriebesystem drehen sich die Antriebs- und die Abtriebswelle immer in dieselbe Richtung.

Beim Bau eines Inline-Stirnradgetriebes werden mehrere Stirnradpaare übereinander angeordnet, wobei die Ausgangswelle eines Paares die Eingangswelle des nächsten Paares ist. Dies ermöglicht Drehzahlen mit beliebigem Übersetzungsverhältnis und eine Drehung der Ausgangswelle in die gleiche Richtung wie die Eingangsrichtung des Getriebes oder in die entgegengesetzte Richtung. Damit die Drehrichtung gleich bleibt, muss die Anzahl der Stirnradpaare gerade sein. Soll sich die Ausgangswelle entgegengesetzt zur Eingangswelle drehen, so ist eine ungerade Anzahl von Stirnradpaaren erforderlich. Obwohl sehr spezifische und einzigartige Übersetzungsverhältnisse mit Inline-Stirnradpaaren entwickelt werden können, wird die endgültige Konstruktion durch die Auswirkungen des Drehmomentaufbaus begrenzt.

Bei der Konstruktion von rechtwinkligen Getrieben ist die Wahl der Verzahnung auf Kegelrad- und Schneckengetriebe beschränkt. Wie der Name schon sagt, haben diese Getriebe An- und Abtriebswellen, die im 90-Grad-Winkel zueinander stehen. Bei Getrieben mit Kegelrädern schneiden sich die An- und Abtriebswellen. Bei dieser Bauart werden spiralförmige Kegelräder den geraden Kegelrädern vorgezogen, da die spiralförmigen Kegelräder höhere Tragfähigkeiten haben und leiser arbeiten.

Bei Kegelradgetrieben treibt in der Regel die Eingangswelle das Kegelritzel und das Zahnrad die Ausgangswelle an. Die Drehrichtung der Eingangs- und der Ausgangswelle ist immer entgegengesetzt. Die Bandbreite der Übersetzungsverhältnisse in Kegelradgetrieben reicht von einem Minimum von 1:1 bis zu einem Maximum von 6:1 aufgrund der Beschränkungen der Konstruktion von Spiralkegelrädern. Daher wird ein Schneckengetriebe bevorzugt, wenn hohe Untersetzungsverhältnisse erforderlich sind. Schneckengetriebe haben immer Antriebs- und Abtriebswellen, die sich nicht kreuzen. Schneckengetriebe ermöglichen zwar sehr hohe Drehmomente, sind jedoch aufgrund der Gleitbewegung zwischen Schneckenrad und Schnecke, die zu Reibung und Wärmeentwicklung führt, weniger effizient als Kegelräder. Spiralförmige Kegelräder haben eine höhere Tragfähigkeit als Schneckenräder. Dies liegt daran, dass Spiralkegelräder eine größere Kontaktfläche zwischen den Zähnen haben, wodurch die Last gleichmäßiger verteilt wird. Außerdem sind Spiralkegelräder aufgrund ihres sanfteren Eingriffs leiser als Schneckenräder. Die Drehrichtung der Ausgangswelle eines Schneckengetriebes entspricht der Drehrichtung der Eingangswelle, wenn die Schneckenräder mit einer rechtsgängigen Steigung hergestellt werden. Wird das Schneckengetriebe mit einer Linkssteigung hergestellt, ist die Drehrichtung der Ausgangswelle entgegengesetzt zur Drehrichtung der Eingangswelle.