Exzentergetriebe Hochuntersetzende Exzentergetriebe mit vier Zahnrädern: Bauarten, Vor- und Nachteile

Am Beispiel eines viergliedrigen Acbar-Getriebes wird dargestellt, dass durch Wechsel eines Getriebegliedes zum Gestell verschiedene Bauformen mit jeweils anderen Eigenschaften entstehen können.

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Baß Antriebstechnik GmbH

Ruderer Klebetechnik GmbH

Heraeus AMLOY Technologies GmbH

Maul Konstruktionen GmbH

Mit Acbar-Getrieben, die ein Innen- und Außenzahnrad haben, lassen sich kleine bis mittlere Untersetzungen in einer Stufe erreichen. Will man höhere Untersetzungen, sind zwei Räderpaare erforderlich, bestehend aus einem Innen- und Außenzahnrad. Die Getriebe sind koaxiale, ebene viergliedrige Planetengetriebe und haben eine Exzenterwelle als Antrieb. Es sind jeweils zwei Außenzahnräder und zwei Innenzahnräder vorhanden. Die verschiedenem Methoden der Umformung eines Getriebes werden unter dem Namen „Kinematische Umkehr“ zusammengefasst. Diese sind Gestellwechsel, Antriebswechsel und Abtriebswechsel. Bei dem viergliedrigem Getriebe sind jeweils zwei Zahnräder benachbart miteinander verbunden. Es werden nun die Varianten A; B; C und D beschrieben:

Bei Variante A sitzen zwei Zahnräder in zwei Ebenen auf einer gemeinsamen Exzenterwelle 1. Dies ist nur möglich wenn die Zähnezahldifferenz zwischen dem ersten Zahnradpaar und dem zweiten Zahnradpaar gleich ist. Die beiden Zahnräder (2 u. 2‘) vollführen eine Drehbewegung auf der Exzenterwelle. Dabei rollt ein Außenzahnrad (2) in einem feststehenden Innenzahnrad (4) ab. Die Drehung erfolgt durch die Differenz der Zähnezahlen von Innenzahnrad (4) und Außenzahnrad (2). Da die beiden Zahnräder (2 u. 2‘) verbunden sind, wird diese Drehung auf das zweite Außenzahnrad (2‘) übertragen. Dieses leitet die Drehbewegung dann im Übersetzungsverhältnis von den Zähnezahlen von 2‘ und 3 auf Innenzahnrad (3) weiter an die Abtriebswelle.

Da die Zähnezahldifferenz zwischen Rad 2 und Rad 4 sehr klein, und im Extremfall 1 mit großem Betrag sein können, erfolgt bereits mit dem ersten Zahnradpaar (2 u. 4) eine große Verringerung der Drehzahl. Diese wird durch das zweite Zahnradpaar noch weiter untersetzt.

Die Übersetzungsformel dieser Bauart kann extrem werden und geradezu explodieren. Anwendungen findet diese Bauart, dort wo große Untersetzungen bei geringem Bauraum gefordert sind. Zu beachten ist, dass durch die Gleitreibung in den Zähnen, bei geringer Zähnezahldifferenz, der Wirkungsgrad abfällt.

Durch Gestellwechsel ist es nun möglich aus dem in zwei Ebenen gebauten Getriebe ein axial sehr kurz bauendes Getriebe zu gestalten (Variante B). Auch dieses Getriebe hat eine Untersetzungsformel, die hohe Untersetzungen zulässt. Wird, wie bei Variante A, die Zähnezahldifferenz zwischen den Außenzahnrädern und den Innenzahnrädern gleich gehalten, so können die Außenzahnräder miteinander verbunden werden, sie haben die gleiche Exzentrizität. Das Getriebe kann wegen der ineinander liegenden Bauweise aber nicht mit zwei Zahnradpaaren bei dem beiden Zähnezahlen groß sind, gebaut werden. Deshalb ist dieses Getriebe für nicht so extrem große Untersetzungen zu bauen.

Ähnlich dem Getriebe B entsteht ebenfalls durch Gestellwechsel das Getriebe Variante C. Hier steht das Sonnenrad still und ein Innen- Außenzahnrad wird zu einem Teil. Abtrieb ist auch hier das konzentrische Innenzahnrad. Hierbei ist die Untersetzungsformel nur gering veränderbar.

Variante D ist sehr artverwandt mit dem Getriebe Bauform C. Die technische Bedeutung ist gering, da hier der Abtrieb eine intermittierende Bewegung ausführt und nicht gleichmäßig Untersetzt.

Die Exzentergetriebe mit zwei Zahnradpaaren werden in vielen Bereichen der Technik angewandt und jede Getriebebauart hat ihre Vorzüge und Nachteile. Der Untersetzungsbereich ist meist bis zu 200:1, da bei größeren Untersetzungen der Wirkungsgrad gegenüber mehrstufigen Planetengetrieben schlechter ist. Werden Getriebe mit geringen Zähnezahl-Differenzen gestaltet, haben diese eine flächenförmig tragende Verzahnung mit dem Tragen mehrerer Zähne. Dadurch sind die Getriebe relativ hoch belastbar im Verhältnis zum umbauten Raum.

Man kann sie für Einzelanfertigung bis hin zu Großserien sehr preiswert gestalten. (ud)

Kurzvideos zu den Acbar-Getrieben bei Maul Konstruktionen

* Hans-Erich Maul ist Technischer Leiter bei Maul Konstruktionen, Aachen.

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