Zykloidengetriebe Bauformen von Zykloidgetrieben

Zykloidverzahnungen in Getrieben bieten eine Reihe von Vorteilen. Unser Autor zeigt eine Übersicht ausgehend vom klassischen „Grissongetriebe“ hin zum „Zykloiden-Akbar-Getriebe“.

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Im allgemeinen Maschinenbau werden vor allem Getriebe mit Evolventenverzahnung eingesetzt. Ein Nachteil dieser Verzahnungsart ist die Gleitreibung zwischen den Zähnen. Paart man die Zähne mit einer Rolle, empfiehlt sich die Zykloidenverzahnung, die in diesem Fall bessere Wirkungsgrade erreicht und einen geringeren Verschleiß hat. Außerdem lässt sie sich meist spielarm fertigen oder spielfrei vorspannen. Dabei sind Stirnradgetriebe mit parallelen Achsen und koaxiale Exzentergetriebe möglich.

Unterscheiden lässt sich nach folgenden Bauformen:

• Bauform A1: Grisson klassisch

• Bauform A2: Grisson koaxial klassisch mehrfach

• Bauform A3: Grisson koaxial einreihig mehrfach

• Bauform B1: Zykloiden-Exzentergetriebe klassisch

• Bauform B2: Zykloiden- Außenexzentergetriebe

• Bauform C1: Compur-Getriebe

• Bauform C2: Compur-Außengetriebe

• Bauform D1: Zykloiden-Akbar-Getriebe

• Bauform D2: Zykloiden-Akbar-Außengetriebe

• Bauform E1: ineinander gebaute Zykloiden-Akbar-Getriebe

Die preiswerte Bauart: das Grisson-Getriebe

Das Standard-Grissongetriebe hat zwei Rollenkränze und eine Daumenkurvenwelle mit zwei um 180° versetzten Daumenkurven. Diese Daumenwelle ist achsparallel zur Rollenradwelle angebracht. Die Daumenkurven stellen Enveloppen der Epizykloiden dar und bilden jeweils Kurve und Gegenkurve zwischen zwei Rollen. Bei dieser Konstruktion handelt es sich um eine einfache und preiswerte Bauart mit gutem Wirkungsgrad.

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Aus dem Standard-Grissongetriebe lässt sich durch Anbringen einer Exzenterwelle ein koaxiales Exzentergetriebe machen. Hierzu werden an der Daumenwelle versetzte Kurbeln angebracht, die über eine kreisbewegte Scheibe von der zentralen Exzenterwelle angetrieben wird. Das Koaxiale Getriebe kann dann mit mehreren Daumenwellen bestückt werden und somit sehr hoch belastbar gestaltet werden. Die Statik der Abtriebsstufe hat entweder ein günstiges symmetrisches Kräftepaar, ein gleichseitiges Dreieck bzw. gleichseitige Vielecke als Krafteck je nach Anordnung der Daumenwellen. Es hat deshalb die Vorteile von Planetengetrieben jedoch mit rollender Reibung der Verzahnung.

Werden die 180° versetzten Daumenkurven nicht auf einer Welle angebracht sondern erhält jede Daumenkurve eine separate Welle, die paarweise um 180° versetzt sind, kann das koaxiale Grissongetriebe auch mit einem Rollenkranz ausgeführt werden. Es entsteht eine sehr kurze Bauweise. Weitere Bauformen sind denkbar wie z.B.: innenliegende Daumenwellen oder um 120° versetzte Daumenkurven mit drei Rollenkränzen. Die Getriebe eignen sich für Bewegungen in Schnelle. Die Übersetzungen können von i=5:1 bis ca. 30:1 liegen.

Getriebe / Kompendium

Getriebe entwickeln, optimieren und verstehen

Klassisches Zykloiden-Exzentergetriebe

Das Getriebe wird standardmäßig mit einem zentrisch liegenden Exzenter angetrieben und bewegt das zykloidenverzahnte Exzenterrad, das dabei an den im Gehäuse angeordnete Rollen abrollt. Bohrungen im Exzenterrad drehen den mit der Abtriebswelle verbundenen zentrischen Rollenkranz. Meist werden die Getriebe zweifach (180° verdreht) oder dreifach (120° verdreht) axial hintereinander gelegt um die sehr großen Lagerkräfte der Exzenterwelle und die Unwucht auszugleichen.

Das gleiche Getriebe kann auch mit außenliegendem Rollenkranz drehend und dem innenliegenden Rollenkranz stehend ausgeführt werden. Das zykloidenverzahnte Exzenterrad vollzieht dann nur eine taumelnde Exzenterbewegung ohne Drehung.

Beim dem Zykloiden- Außenexzentergetriebe wird das die Zykloidenkurven-tragende Außenrad exzentrisch drehend angeordnet. Der Exzenter ist außen umbauend. Das Zykloidenkurvenrad rollt dabei an einen inneren zentrisch stehenden Rollenkranz ab. Das gleiche Getriebe kann auch sinngemäß anders ausgeführt werden.

Das Zykloidenkurvenrad macht nur eine exzentrische Bewegung ohne Drehung um einen im Gehäuse befestigten Rollenkranz. Das Zykloidenkurvenrad dreht dabei einen inneren Rollenkranz der mit Abtriebswelle verbundenen ist. Die Übersetzungen einstufiger Getriebe sind ca. i=8:1 bis i=120:1.

Getriebe

Die Welt der Getriebe im Überblick

Für kleine Übersetzungen: das Compur-Getriebe

Das Compur-Getriebe hat einen äußeren Zykloidenkurvenkranz der stillstehend mit dem Gehäuse befestigt ist und einen weiteren Zykloidenkurvenkranz der innenliegend mit der Abtriebswelle drehend verbunden ist. Zwischen den beiden Zykloidenkurvenkränzen wird ein von einem Exzenter ausgeschwungener Rollenkranz angeordnet.

Beim Compur-Außengetriebe ist die Anordnung prinzipiell wie beim Compur-Getriebe jedoch wird hier die innere Kurvenscheibe festgehalten, sodass die Äußere dreht. Compur-Getriebe sind hauptsächlich für kleinere Übersetzungen geeignet, die durch einfache Zykloidengetriebe nicht erreichbar sind.

Baut kompakt: das Zykloiden-Akbar-Getriebe

Werden zwei Zykloidenkurvenräder miteinander verbunden und über einen zentrischen Exzenter ausgeschwungen so entsteht das Zyklo-Akbar-Getriebe. Dabei ist ein gehäusefester, stillstehender zentrischer Rollenkranz und ein zweiter zentrisch drehender Rollenkranz vorhanden. In dem stillstehenden Rollenkranz rollt dabei ein Zykloidenkurvenrad ab und dreht dabei beide Räder weiter. Das zweite Zykloidenkurvenrad dreht den zweiten zentrischen Rollenkranz der mit der Abtriebswelle verbunden ist.

Sinngemäß entsteht das Zykloiden-Akbar-Außengetriebe wie beim Zykloiden-Getriebe. Zykloiden-Akbar-Getriebe sind für größte Übersetzungen kompakt zu bauen.

Wird ein Zykloiden-Akbar-Innengetriebe in ein Zykloiden-Akbar-Außengetriebe angeordnet so können die beiden Getriebe gegeneinander verspannt werden und somit absolut spielfrei und der äußeren Belastung angepasst vorgespannt werden. Maul Konstruktionen konstruiert und liefert diese Zykloidengetriebe auf Anfrage. (ud)

Getriebe

Zykloid- und Planetengetriebe im Vergleich

* Erich Maul ist Geschäftsführer der Maul Konstruktionen GmbH, Aachen.

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