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Technik kurz erklärt

Die Entwicklung des Zahnrads

| Autor/ Redakteur: M.A. Bernhard Richter / Katharina Juschkat

In unserer Serie „Technik kurz erklärt“ stellen wir jede Woche ein Meisterwerk der Konstruktion vor. Heute: Das Zahnrad.

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Im 3. Jahrhundert vor unserer Zeit wurden die ersten Zahnräder gefunden – mutmaßlich sind sie jedoch weit älter.
Im 3. Jahrhundert vor unserer Zeit wurden die ersten Zahnräder gefunden – mutmaßlich sind sie jedoch weit älter.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay)

Die ältesten gesicherten Funde von Zahnrädern gehen auf das 3. Jahrhundert vor unserer Zeitrechnung zurück. Der chinesische Konstrukteur Ma Jun nutzte Zahnräder in seinem Kompasswagen, der eingesetzt wurde, um in kriegerischen Auseinandersetzungen die Orientierung zu behalten. Das Konstruktionsprinzip dieses Richtungsanzeigers beruht nicht auf Magnetismus, sondern auf der Erfassung der unterschiedlichen Drehung zweier parallel angeordneter gleich großer Räder mit Hilfe eines Subtraktionsgetriebes. Der Zeiger des Wagens zeigte also selbst bei Kurvenfahrt immer in die gleiche Richtung.

Allerdings gab Ma Jun damals zu bedenken, dass schon der chinesische Herrscher Huang Di um 2300 v.d.Z. solch ein Gerät hatte, die Konstruktionspläne aber verloren gingen. Es ist auch gut erklärbar, dass kaum ältere Zahnräder die Zeit überstanden haben, denn die antiken Zahnräder waren aus Holz.

Die am ältesten erhaltenen Zahnräder in Europa wurden im Antikythera-Mechanismus gefunden, ein für seine Entstehungszeit sehr kompliziertes Getriebe zur Berechnung astronomischer Positionen. Die Bauzeit wird heute zwischen 150 und 100 v.d.Z. geschätzt. Die Rekonstruktion des Mechanismus ergab, dass er als Modell für von der Erde aus beobachtbaren Bewegungen von Sonne und Mond mit Hilfe von Anzeigen auf runden Skalen diente. Das Wissen um das Funktionsprinzip des Mechanismus ging im Laufe der Zeit verloren. Erst mit Auftauchen der ersten mechanischen astronomischen Uhren im 14 Jahrhundert konnte eine vergleichbare Komplexität und Funktionalität erreicht werden.

Später wurden mit der Industrialisierung und der Entwicklung der Dampfmaschine Zahnräder nötig, die wesentlich mehr Kraft übertragen konnten. 1820 wurde die Schrägverzahnung und Pfeilverzahnung patentiert und James White baute 1824 daraus ein Differentialgetriebe. Ab Mitte des 19. Jahrhunderts konnten Zahnhobelmaschinen hergestellt werden, die präzise genug schleifen konnten, um der steigenden Anforderung an die Genauigkeit der Verzahnungen gerecht zu werden.

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Über den Autor

M.A. Bernhard Richter

M.A. Bernhard Richter

Redakteur Online/Print/Video, konstruktionspraxis – Alles, was der Konstrukteur braucht