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Stirnradgetriebe
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Stirnzahnräder (oder Stirnrad, Zylinderrad)

  • schlupffreie Kraftübertragung zwischen zwei parallel geführten Wellen
  • gerade Verzahnungen sind Standard und ab Lager lieferbar
  • Verzahnungsgröße wird in Modul m angegeben (Zahnmitte bis Zahnmitte/ π)
  • Stirnzahnräder haben (meistens) eine Evolventenverzahnung
  • Sehr große Stückmengen und Sonderanfertigungen auf Anfrage

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Informationen

Das Stirnzahnrad ist das am häufigsten verwendete Zahnrad. Optisch kann man sich eine zylindrische Scheibe vorstellen, welche auf ihrem Umfang verzahnt ist. Es wird zwischen geraden (achsparallelen) Verzahnungen und Schrägverzahnungen unterschieden.

Durch die Paarung von zwei Stirnzahnrädern bildet sich ein sogenanntes Stirnradgetriebe. Es wird eine schlupffreie Kraftübertragung zwischen zwei parallel geführten Wellen ermöglicht. Durch den angepassten Zahnradabstand greifen die Zähne ineinander und übertragen die Drehbewegung. Dabei drehen die Zahnräder sich immer entgegengesetzt. Wenn das erste Stirnrad linksherum dreht, dreht das zweite rechtsherum.

Durch das Hinzufügen weiterer Zahnräder und Zwischenwellen können ebenfalls mehrstufige Getriebe hergestellt werden.

Stirnradgetriebe

Stirnradgetriebe kommen zum Beispiel in Uhrwerken, Kfz-Schaltgetrieben bis zu großen Industriegetrieben zum Einsatz und sind daher weit verbreitet. Ein besonders großer Vorteil des Getriebes ist die relativ einfache Bauweise sowie die einfache Herstellung von Zahnrädern. Zahnräder werden vorwiegend spanend hergestellt.

Bei diesem Getriebe und dessen parallelen Achsen erfolgt die Drehmomentübertragung durch Stirnräder mit Außen- oder Innenverzahnung. Nach der Lage der Zähne zur Drehachse unterscheidet man Gerade-, Schräg- und Pfeilverzahnung.

Verzahnungsformen bei Stirnzahnrädern

Geradverzahnung

Die Standardverzahnung bei zahnriemen24 ist die Geradverzahnung. Dabei verlaufen die Zähne jeweils geradlinig, das heißt in Richtung der Achse des Zahnrades. Durch diese Verzahnungsform lassen sich die Reibverluste sehr gering halten. Im Vorteil gegenüber einer Schrägverzahnung entsteht keine axiale Kraftkomponente (Axialkraft), welche gesondert kompensiert werden muss.

Schrägverzahnung

Bei einer Schrägverzahnung verlaufen die Zähne nicht mehr geradlinig in Achsrichtung, sondern in einem bestimmten Winkel schräg dazu. Ein Zahnrad mit rechtssteigender Schrägverzahnung muss immer mit einem Zahnrad mit linkssteigender Schrägverzahnung zu einem Räderpaar kombiniert werden. Durch die Berührung von meistens zwei oder mehr Zähnen kommt es zu weniger harten Kontaktstößen. Dies bedeutet eine sehr geringe Geräuschentwicklung.

Pfeilverzahnung

In Sonderfällen kann auch die sogenannte Pfeilverzahnung angewandt werden. Hierbei werden auf einem Zahnrad eine linkssteigende und eine rechtssteigende Hälfte kombiniert. Durch diese Verwendung können unter anderem axiale Kräfte unterbunden werden.

Oberflächenhärten der Zahnradflanken

Um den Verschleiß der Zahnräder und der sich berührenden Bauteile möglichst gering zu halten, ist eine harte Oberfläche unerlässlich. Je nach Anwendungsfall muss hier die Oberfläche gezielt beeinflusst werden. Bei Zahnrädern aus Stahl kann somit durch Oberflächenhärten für eine harte und verschleißfeste Randschicht gesorgt werden. Hierbei ist zu beachten, dass sich dieses Verfahren nicht für jeden Werkstoff eignet (z.B. nicht für Kunststoff).

Schmierung von Zahnrädern und Zahnstangen

In der Regel müssen Zahnradgetriebe zusätzlich geschmiert werden, damit es nicht zum Fressen der Zahnradflanken kommen kann. Die Verschleißlebensdauer wird durch entsprechende Fett- und Ölschmierung beeinflusst.

Werkstoffe

Stahl (auch mit gehärteten Zähnen), Edelstahl, Messing, Kunststoff