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Wittenstein

Logarithmische Spirale statt Evolvente

| Redakteur: Stefanie Michel

Alle mechanischen Getriebe basierten auf Zahnrädern. Dass das nicht mehr so sein muss, beweist eine neue Getriebegattung. Sie zeigt: Mit einem völlig neuen Konzept kann man in sämtlichen technischen Disziplinen besser sein als alles bisher Dagewesene.

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Das Galaxie-Antriebssystems soll Konstrukteuren die Möglichkeit geben, ihre Maschinen ganz neu zu überdenken.
Das Galaxie-Antriebssystems soll Konstrukteuren die Möglichkeit geben, ihre Maschinen ganz neu zu überdenken.
(Bild: Wittenstein)

Seit mehr als zwei Jahren ist mit dem „Galaxie“ ein völlig neuartiger Antrieb von Wittenstein bei Lead-Kunden im Einsatz und sorgt dort für Produktivitäts- und Qualitätssteigerungen von 100 % und mehr. Das war nur möglich, weil man sich völlig losgelöst hatte von bekannten Denkmustern und Konzepten. Grundproblem war, dass alle bisherigen Getriebekonzepte über Zahnräder oder Varianten davon verfügen, der Großteil der Zähne aber nur selten im Eingriff ist. Zudem begrenzt der Linienkontakt der evolventischen Verzahnung wegen der hohen Hertzschen Pressungen die übertragbaren Momente. Erst durch die Erfindermethode TRIZ war es möglich, diese Probleme zu lösen und eine völlig neue Getriebegattung zu entwickeln. „Im Vergleich zu den bekannten Planeten-, Zykloid-, Exzenter- und Harmonic-Drive-Getriebeprinzipien ist dieses in allen wichtigen technischen Disziplinen um Faktoren besser und das können wir beweisen“, so der Erfinder Thomas Bayer, Leiter Generierungsprozess bei Wittenstein.

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Übersetzungen < 50 bieten Konstrukteuren neue Möglichkeiten

Das neue Getriebeprinzip unterscheidet sich auch im Aufbau von anderen Getrieben. Das Hohlrad ist Teil des Gehäuses, die Eingangswelle ist mit dem Polygon und der Abtriebsflansch mit dem Zahnträger verbunden. Das Polygon verschiebt über ein Nadellager mit segmentiertem Außenring die Einzelzähne in die Innenverzahnung. Betrachtet man nur einen einzigen Zahn, so erkennt man, dass der Zahn bei der radialen Verschiebung auf die Flanke der Innenverzahnung gleitet und den Zahnträger entgegen der Drehrichtung des Polygons verdreht. Die Übersetzung des Getriebes errechnet sich aus dem Verhältnis der Zähnezahlen von Hohlrad und Polygonzahl. Bei 50 Zähnen im Hohlrad ergibt sich bei einer Polygonzahl von 2 eine Übersetzung von 24, beim 3er-Polygon und 51 Zähnen im Hohlrad eine Übersetzung von 16. In Verbindung mit einer Vorstufe mit i = 3 bis 10 kann ein Übersetzungsbereich von 16 bis 240 abgedeckt werden. Insbesondere kleine Übersetzungen unter 50 bieten Maschinenkonstrukteuren ganz neue Optionen, da dieser Bereich mit den anderen Präzisionsgetriebebauarten nicht abgedeckt werden kann.

Durch die Bauweise war es möglich, die Tragfähigkeit im Vergleich zu bisherigen Getrieben um den Faktor 3 zu erhöhen. Getriebe auf Basis der Zykloide oder Evolvente haben entweder Linien- oder Punktberührung im Zahnkontakt. Durch die Belastung entsteht zwar eine kleine Druckellipse, aber man ist weit von einer echten Fläche entfernt. Wesentliches Merkmal des Galaxie-Antriebes ist die Abkehr von einer Verzahnung mit einem Wälzpunkt hin zu einer Verzahnung mit einem echten Flächenkontakt. Die Zähne gleiten oszillierend mit ihrer Fläche in die Innenverzahnung hinein und heraus.

Die „dynamisierten Zähne“ verfügen über einen zusätzlichen Freiheitsgrad um ihre eigene Achse. Sie können sich bei elastischen Verformungen immer in die ideale Position drehen, das bedeutet sie nehmen für das Kräftegleichgewicht adaptiv die Position mit einer optimalen Druckverteilung im Zahnkontakt ein.

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