Torus-Getriebe Spirale statt Schnecke

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Sie suchen nach einem Getriebe, das nahezu geräuschlos läuft, äußerst kompakt in den Abmessungen ist und ein minimales Spiel aufweist? Eine Schweizer Entwicklung – das Torus-Getriebe – könnte die Lösung sein.

Hohe Übersetzung mit minimalem Spiel auf kleinstem Platz“, so fasst Entwicklungsleiter Roland Wehrli die Vorteile eines Getriebes zusammen, das nur die Schweizer Firma Tedec AG, Zofingen, anbietet: das Torus-Getriebe.

Bei dieser Getriebeart besteht eine Getriebestufe aus dem Torusrad mit spiralförmigem Zahnverlauf und dem Bogenrad mit gekrümmtem Zahnprofil. Durch die neuartige Verzahnung kann die Kontaktfläche vergrößert und die Materialbelastung reduziert werden. Der Steigungswinkel – und damit der Wirkungsgrad – ist, unabhängig von der Übersetzung, konstant. Dadurch werden hohe Übersetzungen (>100:1) auf kleinstem Bauraum realisierbar. Und: Das Getriebespiel lässt sich durch axiales Verschieben des Torusrades einstellen oder gänzlich aufheben. Der Gleitanteil ist prinzipbedingt sehr hoch; der optimierte Zahneingriff dämpft Geräusche zusätzlich, was einen beinahe geräuschlosen Betrieb ermöglicht.

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Der Aufbau ist simpel: Das Getriebe besteht aus nur zwei beweglichen Bauteilen, was die Herstell-, Montage-, Lager- und Servicekosten erheblich reduziert. Durch den konstanten Wirkungsgrad können auch große Übersetzungen mit minimaler Anzahl von Bauteilen realisiert werden, da auf eine zweite oder dritte Getriebestufe verzichtet werden kann. Das macht das Torus-Getriebe konkurrenzlos klein und leicht.

Bei Übersetzungen >50:1 zeigt sich ein wichtiger Vorteil gegenüber Schneckengetrieben: während der Wirkungsgradverlust von Schneckengetrieben in diesem Bereich relativ hoch ist, bleibt der Wirkungsgrad beim Torus-Getriebe dagegen konstant. Nur bei kleineren Übersetzungsverhältnissen unter 50:1 liefert die Schnecke bessere Wirkungsgrade.

Zur Auslegung eines Torus-Getriebes nach vorgegebenem Lastenheft verwendet Tedec ein eigens entwickeltes Berechnungsmodell, das auf den normierten Berechnungen des Schneckengetriebes aufbaut. Die Geometrie wird mit 3D-CAD-Software abgebildet, Belastungen können zudem virtuell simuliert werden. Muster lassen sich auf dem – in Zusammenarbeit mit der Fachhochschule Fribourg erstellten – Prüfstand auf die üblichen Lastkollektive prüfen, dazu gehören Verschleiß, Steifigkeit, Wirkungsgrad, Übertragungs- und Wiederholgenauigkeit.

Gefertigt werden die Verzahnungsteile von Tedec mit ausgesuchten Partnern in der Schweiz und dem angrenzenden Ausland. Die hochspezialisierten Fertigungsverfahren wurden eigens für dieses Produkt entwickelt und erlauben losgrößengerecht eine wirtschaftliche Fertigung der Komponenten im Einzelteil- oder kontinuierlichen Verfahren.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten

Die Einsatzmöglichkeiten des Getriebes sind vielfältig. Die spielfreie Auslegung bei gleichzeitig hoher Maximallast prädestiniert das Torus-Getriebe für Positionier-Aufgaben in sämtlichen Branchen, sowohl im langsam drehenden als auch im Hochdrehzahlbereich. Die geringen Abmessungen und das niedrige Gewicht führen zu Energieeinsparungen und Raum für Innovationen. Aufgrund der großen Übersetzungen auf kleinem Raum sind langsame Bewegungen auch mit schnelldrehenden, kostengünstigen Motoren möglich. Vorstellbar sind aber auch viele Anwendungen im Maschinen- und Werkzeugbau, in der Medizintechnik oder in der Robotik.

Die Tedec AG hat sich die Technologie des Torus-Getriebes patentieren lassen.

* Ute Drescher ist Chefredakteurin der konstruktionspraxis.

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