Getriebeauslegung

Das Herz eines Fahrzeuges: der Motor.

Der Motor ist das Herz eines Fahrzeugs. Sicher: ohne geht’s nicht. Jedoch gibt es noch andere Komponente, ohne die das Fahrzeug trotz Motor nicht genutzt werden könnte: zum Beispiel das Getriebe.

Ein guter, starker Motor ist selbstverständlich ebenso wichtig wie ein zuverlässiger Antriebsstrang. Aber was leistet eigentlich das Getriebe? Was ist bei der Planung und Auslegung eines solchen zu beachten und welche Schritte braucht es, bis ein Getriebe einsatzbereit ist?

Ohne geht’s nicht

Ein Motor kann noch so stark und gut sein. Wenn seine Leistung aber nicht effizient auf die Fahrbahn oder die Maschine übertragen wird, kann die gewünschte Leistung trotzdem nicht erbracht werden. Das Getriebe ist die Baugruppe, die zwischen Motor und Endleistung «vermittelt». Damit dies möglich ist, müssen zu überwindende Widerstände und die zur Verfügung stehende Motorleistung genau aufeinander abgestimmt werden. Das Ziel der Getriebeentwicklung: Erfüllung der Anforderung an die Leistungsübertragung unter Nutzung des kleinstmöglichen Raums und Gewichts.

Der Weg zum perfekten Getriebe

Zur optimalen Lösungsfindung sind mehrere Schritte erforderlich, wobei mit jedem Schritt der Detailgrad mehr vertieft wird.

In einem ersten Schritt wird – passend zum Bedarf des Getriebes – ein Pflichtenheft erstellt. Anschliessend folgt die Konzeptionierung, in der das Getriebeschema festgelegt wird. Auch werden die Anzahl Stufen, die Stufenanwahl und der Zahnradtyp der einzelnen Stufen definiert. Danach erfolgt die Vorauslegung der eigentlichen Verzahnung – für die GROB AG der interessanteste Teil.

Bei der Konstruktion und Entwicklung sind im Vorfeld sehr viele verschiedene Dinge zu beachten. Um nur einige der Wichtigsten zu nennen: gewünschte Lebensdauer, Geräuschentwicklung (am liebsten gar keine), die notwendige Qualität und Toleranzen, Werkstoff, Wirkungsgrad, Fertigungsverfahren sowie die Verfügbarkeit von Maschinen und Werkzeugen. Auch die späteren Einsatzbedingungen sind mit einzuberechnen.

Bei Neuentwicklungen empfiehlt sich deshalb die Herstellung eines Prototypen, welcher dem Kunden umfangreiche Test- und Validierungsphasen erlaubt. Dies ist mit hohem Aufwand und Zusatzkosten verbunden; jedoch steht danach der Fertigung von Klein- und Grossserien nichts mehr im Weg.

Zu beachten ist auch unbedingt die Grundvoraussetzung für die erfolgreiche Dimensionierung von Verzahnungen: nämlich die vorgegebene Mindestbetriebsdauer. Deshalb wird für die Vordimensionierung eine beanspruchungsgerechte Auslegung durchgeführt (beispielsweise Tragfähigkeitsnachweis nach ISO 6336).

Die wichtigsten Zahnradgetriebetypen

  • Stirnradgetriebe
    Diese kommen in einem Übersetzungsbereich von 0.5 < i < 6 (extrem bis 18) zum Einsatz. Die Besonderheit: Achsversatz von An- und Abrieb
  • Planetengetriebe
    Der Übersetzungsbereich beträgt hier i < 12 – 14. Diese zeichnen sich durch koaxiale Achslage, hohe Leistungsdichte und kompakten Bauraum aus
  • Kegelradgetriebe
    Diese haben einen Übersetzungsbereich von i < 4 – 5 (extrem: bis 7). Wichtig zu beachten sind hier die winkelige Achslage sowie der Achsversatz
  • Schneckengetriebe
    Der Einsatz erfolgt bei i < 50 – 70. Sie sind gegebenenfalls selbsthemmend, haben einen kompakten Bauraum, eine langsame Drehzahl und einen Achsversatz von 90°

Getriebe und die GROB AG

Wir bei der GROB AG haben täglich mit Teilen für den Getriebebau zu tun. Wir haben eine grosse Erfahrung in der Herstellung von Stirn-, Planeten-, Kegel- und Schneckenrädern. Die Art der Herstellung in Bezug auf die Qualität der Verzahnung, hat einen grossen Einfluss auf den Wirkungsgrad und das geräuschverhalten von Getrieben. Das zeigt sich z.B. bei Getrieben für Elektrofahrzeuge, welche eine besonders hohe Anforderung an das Geräuschverhalten aufweisen. Wenn man den Motor fast nicht mehr hört, fallen die Geräusche des Getriebes auf. Mit den richtig gewählten Verzahnungskorrekturen und einer kompakten Lagerung kann dem ungewollten «Lärm» entgegengewirkt werden.

Wir unterstützen unsere Kunden auf Wunsch bereits bei der Auslegung ihrer Getriebe mit unserem Fachwissen. Testen Sie uns!


GROB AG Nebikon, Ursula Hofer / Rafael Fellmann