Funktionsweise

Eine Sonderbauform des Zahnrades stellt die sogenannte Schnecke dar. Bei dieser windet sich der Zahn um den Schneckenschaft wie das Gewinde einer Schraube. Das Gegenrad zur Schnecke bildet das Schneckenrad. Ein solches Getriebe, bestehend aus Schnecke und Schneckenrad, wird allgemein als Schneckengetriebe bezeichnet.

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Abbildung: Schneckengetriebe

Die Schnecke kann letztlich als Sonderfall eines schrägverzahnten Stirnrades betrachtet werden. Man stelle sich dabei vor, an einem Stirnrad befände sich lediglich ein Zahn. Nun vergrößere man den Schrägungswinkel so sehr, dass sich der Zahn mehrmals um das Stirnrad windet, bevor dieser auf der gegenüberliegenden Stirnseite wieder austritt. Als Ergebnis erhielte man dann letztlich eine sogenannte eingängige Schnecke ("einzähnige" Schnecke). 

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Interaktive Abbildung: Eingängige/zweigängige Schnecke

Man könne sich nun vorstellen, dass man anstelle des einen Zahnes auch zwei oder mehrere Zähne gleichzeitig um das Stirnrad winde. Dies entspräche dann einer sogenannten zweigängigen bzw. mehrgängigen Schnecke. In der Regel werden vorwiegend eingängige Schnecken hergestellt, in Sonderfällen kann die Gangzahl aber auch bis zu vier betragen. 

Die Kraftübertragung erfolgt bei Schneckengetriebe fast ausschließlich über Gleitvorgänge an den Flanken, d.h. die Flanken gleiten wie bei einer Schraubenverbindung aufeinander ab. Anders als das Stirn- und Kegelradgetriebe, die zu den Wälzgetrieben zählen (reines Abwälzen der gedachten Wälzkörper ohne relative Gleitbewegung an den Berührpunkten), gehört das Schneckengetriebe deshalb zur Gruppe der Schraubenwälzgetriebe. Aufgrund der Gleit- bzw. Reibungsvorgänge an den Flanken ist der Wirkungsgrad von Schraubenwälzgetriebe geringer als der von Wälzgetrieben. Durch die Reibvorgänge an den Flanken und damit verbundene Wärmeentwicklung muss das Schneckengetriebe bei großen Leistungen zusätzlich zur Schmierung gekühlt werden.

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Animation: Schneckengetriebe

Da in einem Schneckengetriebe im Allgemeinen mehrere Zähne des Schneckenrades im Eingriff sind, ist die Belastbarkeit solcher Getriebe sehr hoch, d.h. es können sehr große Drehmomente übertragen werden. Auch das Funktionsprinzip des Schneckengetriebes ansich bringt bereits ein hohes Übersetzungsverhältnis und damit hohe erzeugbare Drehmomente mit sich. So handelt es sich bei einer Schnecke letztlich um spiralförmig aufgewickelte Zähne (Gangzahl genannt). Damit entspricht die zur Ermittlung des Übersetzungsverhältnisses \(i\) zugrunde zu legende Zähnezahl der Gangzahl der Schnecke, welche sehr niedrig ist. So wird aus der oberen Animation deutlich, dass sich bei einer Umdrehung der eingängigen Schnecke der Gewindegang gerade um eine Position weiterschiebt. Das Zahnrad wird somit um einen Zahn weiterbewegt. Mit einem Zahnrad verglichen verhält sich die Schnecke in diesem Fall also tatsächlich so, als hätte diese am Umfang nur einen Zahn. Das Übersetzungsverhältnis entspricht damit direkt der Zähneanzahl des Schneckenrades. Da das Schneckenrad im Allgemeinen relativ hohe Zähnezahlen aufweist, ist das Übersetzungsverhältnis entsprechend hoch. 

\begin{align}\;\;\;\;\;
\label{uebersetzungsverhaeltnis}
&\boxed{ i = \frac{z_{\text{Schneckenrad}}} {z_{\text{Schnecke}}} } ~~~ \text{mit } z_{\text{Schnecke}} = 1 ... 4 ~~~\text{je nach Gangzahl}\\[5px]
\end{align}

Mit Schneckengetriebe lassen sich somit platzsparend sehr hohe Übersetzungsverhältnisse realisieren (\(i\) > 100)! Zudem sind Schneckengetriebe aufgrund des kontinuierlichen Ineinandergleitens der Flanken zwischen Schnecke und Schneckenrad und der benötigten Schmierung bzw. Kühlung sehr geräuscharm.

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