Zahnradbau Ruger GmbH

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Kleine Zahnradkunde



Stirnrad


Das Stirnrad (oder Zylinderrad) ist das am häufigsten verwendete Zahnrad. Eine zylindrische Scheibe ist auf ihrem Umfang verzahnt. Die Achsen eines Stirnrades und seines Gegenrades (Stirnrad oder stirnverzahnte Welle) sind parallel, es entsteht ein Stirnradgetriebe.
Animation Zahnrad Ani­ma­tion eines Stirn­rad­getrie­bes: Der Ein­griffs­punkt bewegt sich auf der Ein­griffs­ge­raden (Evol­venten­ver­zahn­ung, zweite Ein­griffs­linie nicht ge­zeich­net). Im Ein­griffs­punkt wälzen die beiden Zähne vor­wieg­end auf­ein­ander, glei­ten aber auch ge­ring­fügig gegen­ein­ander (Wälz­gleiten).
Von Claudio Rocchini
Neben dem Stirnrad als Außenrad gibt es auch das Innenrad, welches nicht als Stirnrad bezeichnet wird, da mit Stirn eine Außenform gemeint ist. Es gibt gerade (achsparallele) Verzahnung, Schrägverzahnung, Doppelschräg-Verzahnung und verschiedene Bogenverzahnungen. Bei Doppelschräg-Verzahnungen unterscheidet man zwischen denen mit Freistich oder ohne als echte Pfeilverzahnung.

Zahnstange


Die Zahnstange ist als ein Stirnrad mit unendlich großem Durchmesser vorstellbar. Die Paarung einer Zahnstange mit einem Stirnrad wird als Zahnstangengetriebe bezeichnet. Die Bewegung der Zahnstange ist geradlinig und durch ihre endliche Länge begrenzt. In üblichen Anwendungen findet eine Hin- und Herbewegung statt. Eine ungewöhnlich lange, aus vielen Einzelstücken zusammengesetzte Zahnstange ist die Zahnschiene einer Zahnradbahn.

Ellipsenrad


Die meisten Zahnradgetriebe bestehen aus runden Zahnrädern beziehungsweise aus Radkörpern mit runden Wälzlinien. Wenn sich das antreibende Rad gleichmäßig dreht, dreht sich auch das getriebene Rad gleichmäßig. Beispiel für ein ungleichmäßig übersetzendes, und damit aus unrunden Rädern bestehendes Zahnradgetriebe ist ein Ellipsenrad-Getriebe. Ein Ellipsenrad ist ein unrundes Zahnrad. Werden zwei gleiche und gleich große Ellipsenräder kombiniert, so ist der Achsabstand konstant. Die Räder drehen je um einen ihrer Ellipsenbrennpunkte. Das Übersetzungsverhältnis variiert über eine Umdrehung um den Mittelwert i = 1. Ist nur ein Rad elliptisch, so muss ein Rad auf einer Schwingachse montiert sein. Verwendet werden solche Zahnräder zum Beispiel in Webmaschinen. Besser bekannt ist ein elliptisches Kettenblatt im Kettenantrieb von Fahrrädern.

Kegelrad


Die Achsen von Kegelrädern sind nicht parallel, sondern schneiden sich. Meistens liegt der Schnittwinkel bei 90°. Die Grundform ist ein Kegelstumpf, dessen Mantelfläche verzahnt ist. Bei zwei miteinander gepaarten Kegelrädern fallen deren Spitzen zusammen. Die Zähne verlaufen meistens gerade in Richtung der Mantellinien, beim sogenannten Hypoidgetriebe sind sie bogenförmig. Das Zahnhöhenprofil von Kegelrädern entspricht einer Oktoide. Bei Spiralkegelrädern unterscheidet man hauptsächlich wie folgt: Kreisbogenverzahnung mit nicht konstanter Zahnhöhe (Hersteller Gleason) Kreisbogenverzahnung mit konstanter Zahnhöhe (Kurvex) Zyklo-Palloid-Verzahnung (Klingelnberg) Palloid-Verzahnung (Klingelnberg)

Kronenrad


Ein Getriebe mit Kronenrad ist ein Winkelgetriebe und eine Variante zum Kegelradgetriebe. Es wurde früher öfter als ein Kegelradgetriebe verwendet (siehe Abbildung: Kronenradgetriebe aus Holz). Beim Kronenrad ist die Verzahnung auf der Kreisfläche eines Zylinders angebracht. Es bildet zusammen mit einem Stirnrad ein Kronenradgetriebe.

Schneckenrad und Schnecke


Ein aus Schneckenrad und Schnecke gebildetes Schneckengetriebe wird neben anderen Getrieben dann verwendet, wenn sich die Wellen kreuzen, aber nicht schneiden. Weiteres Merkmal ist das relativ hohe Übersetzungsverhältnis. Das Schneckenrad kann im einfachsten Fall ein schräg verzahntes Stirnrad sein. Um Linien- anstatt nur Punktberührung zwischen den Zähnen im Getriebe zu erreichen, werden die Zahnflanken des Schneckenrades hohl ausgeführt. Die Verzahnung auf der kleinen Schnecke ähnelt einem Gewinde. Die Schnecke ist quasi ein Stirnrad mit wenigen sehr schrägen Zähnen, die schraubförmig um den Zylinder gewunden sind. Eine Windung entspricht einem Zahn. Bei der Globoidschnecke ist die gewindeartige Verzahnung nicht zylindrisch. Der Zylinder ist tailliert und passt sich so der Rundung des Schneckenrades an.
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