Selbsthemmung

Getriebe werden als selbsthemmend bezeichnet, wenn die Drehmomentübertragung nur in eine Richtung stattfinden kann. Nur über den Getriebeeingang (Antrieb) lässt sich das Getriebe in Bewegung versetzen; über den Getriebeausgang (Abtrieb) lässt sich das Getriebe hingegen nicht bewegen. An- und Abtrieb sind somit fest vorgegeben.

Schneckengetriebe sind aufgrund ihrer speziellen Funktionsweise häufig selbsthemmend. Ursache der Selbsthemmung liegt in der Schraubwirkung der Schnecke bei geringen Steigungswinkel begründet. So kann die Schnecke durch ihre schraubenförmigen Flankenbewegung zwar das Schneckenrad antreiben, umgekehrt kann meist jedoch keine Drehwirkung erzeugt werden. Die Anpresskraft der Schneckenradflanken an die Gewindeflanken der Schnecke ist so groß und der Steigungswinkel so gering, dass die hierdurch entstehende Reibungskraft eine Drehwirkung unterbindet. Aus diesem Grund erfolgt bei selbsthemmenden Schneckengetriebe der Antrieb über die Schnecke und der Abtrieb über das Schneckenrad. 

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Abbildung: Selbsthemmung bei Schneckengetriebe 

Beachte, dass eingängige Schnecken in der Regel ein geringeren Steigungswinkel aufweisen als mehrgängige Schnecken. Eingängige Schnecken sind deshalb häufiger selbsthemmend als mehrgängige bzw. die Selbsthemmung einfacher zu realisieren

Selbsthemmende Schneckengetriebe werden bspw. bei Hebevorrichtungen verwendet. Somit kann verhindert werden, dass sich die Hebevorrichtung im Stillstand bei abgeschaltetem Motor von selbst wieder nach unten bewegt (statisch selbsthemmend). Auf eine zusätzliche Feststellbremse kann dann verzichtet werden sofern die Selbsthemmung groß genug ist und sich nicht durch etwaige Erschütterungen von selbst lösen kann. Sollte ein solches Lösen doch der Fall sein, dann ist dabei häufig ein "Rattern" des Getriebes zu verzeichnen. Je nach Anwendungsfall sollte zusätzlich sichergestellt sein, dass das Getriebe auch dann von selbst zum Stillstand kommt, wenn der Motor während der Absenkphase der Hebevorrichtung abgeschaltet wird (dynamisch selbsthemmend). Dementsprechend muss bei der Selbsthemmung folglich unterschieden werden zwischen:

  • statischer Selbsthemmung ("Selbsthemmung im Ruhezustand" → Haftreibung wird nicht überwunden)
  • dynamischer Selbsthemmung ("Selbsthemmung aus dem Betriebszustand" → Gleitreibung wirkt bremsend)

Von statischer Selbsthemmung spricht man also, wenn sich ein zur Ruhe gekommenes und erschütterungsfreies Getriebe nicht von selbst über das Schneckenrad in Gang bringen lässt. Durch Vibrationen oder Erschütterungen kann diese statische Selbsthemmung jedoch aufgehoben werden und sich das Getriebe bei abtriebsseitiger Last in Gang setzen. Bei der dynamischen Selbsthemmung kommt das abgeschaltete Getriebe aus dem laufenden Zustand bei abtriebsseitig vorhandener Last (z.B. Absenken einer Hebebühne) nach kurzer Zeit zum Stillstand. 

Selbsthemmung ist grundsätzlich immer mit Reibung verbunden, ohne die es ansonsten keine Selbsthemmung gäbe. Selbsthemmende Getriebe weisen somit immer einen niedrigeren Wirkungsgrad auf als vergleichbare nicht-selbsthemmende Getriebe. Überlicherweise liegen die Wirkungsgrade bei selbsthemmenden Schneckengetrieben unter 50 %. Oberhalb 50 % sind Schneckengetriebe häufig nicht-selbsthemmend, wobei die Grenze stets fließend verläuft.

Ist eine Selbsthemung nicht erforderlich, dann liegt der Fokus meist auf einem möglichst hohen Wirkungsgrad. Wirkungsgrade von deutlich über 90 % sind auch bei Schneckengetrieben durchaus möglich, jedoch grundsätzlich ohne Selbsthemmung. Wird aus Gründen der Wirtschaftlichkeit ein hoher Getriebewirkungsgrad bei gleichzeitiger "Selbsthemmung" gefordert, dann muss das Getriebe mit einer Feststellbremse ausgerüstet werden. 

Problematisch kann die Selbsthemmung dann werden, wenn mit dem Schneckenrad großen Massen bewegt werden. Wird der Antrieb der Schnecke dann plötzlich abgeschaltet, so ist das Schneckenrad aufgrund der Trägheit der angetriebenen Masse jedoch noch weiterhin versucht sich zu bewegen. Da die Schnecke bei einer totalen Selbsthemmung aber keine Drehbewegung zulässt bzw. bei dynamischer Selbsthemmung sich nur schwer bewegen lässt, kommt es zu enormen Flankenkräften bis hin zum Bruch der Schnecke. In solchen Fällen kann die Schnecke also nicht abrupt zum Stillstand gebacht werden sondern muss beim Abschalten etwas nachlaufen. Bestimmte Schmierstoffe können dabei der Schnecke helfen ein solches Auslaufen zu ermöglichen.

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