Getriebe

Getriebe sind allgemein gesehen gelenkige Verbindungen von Teilen, die zum Übertragen und Umwandeln von Kräften, oder zum Führen von Teilen auf einer Bahn dienen. Es werden also nahezu sämtliche Mechanismen als Getriebe bezeichnet.

Umgangssprachlich nennt man jedoch oft nur mechanische Vorrichtungen zum Übertragen und Wandeln von Drehbewegungen Getriebe. Der bekannteste Vertreter ist das Fahrzeuggetriebe. Für andere Bauarten wird meist der Begriff Mechanismus benutzt.

(in Anlehnung an VDI 2127) Getriebe dienen zur Übertragung und Umformung (Übersetzung) von Bewegungen, Energie und/oder Kräften.
Sie bestehen aus mindestens drei Gliedern, von denen eines das Gestell bildet.

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Getriebe für Drehbewegungen

Der Einsatz dieser Form von Getrieben erfolgt hauptsächlich

zur Wandlung der Drehzahl
zur Wandlung des Drehmoments

Das Getriebe wird meist zwischen dem Antriebsaggregat (Motor) und dem zu treibenden Maschinenteil mittels Kupplungen eingebunden. Man kann die Getriebe nach verschiedenen Kriterien unterteilen:

Nach Bauart:

feste Getriebe - Drehzahlverhältnis und Drehmomentwandlung sind nicht veränderbar
Verstellgetriebe können in gestufte und stufenlose Getriebe unterteilt werden.
1. Schaltgetriebe - Drehzahl und Drehmoment können abgestuft geschaltet werden. Die Funktion kann auch in einer Drehrichtungsumkehr in Form eines Rückwärtsganges liegen. (typ. Verwendung in Kraftfahrzeugen.)
2. Automatisches Getriebe - siehe Fahrzeuggetriebe
3. Leistungsteilungsgetriebe, beispielsweise Differentialgetriebe
4. Wälzkörpergetriebe
5. Zugmittelgetriebe (Kettengetriebe, Riemengetriebe, Schubgliederband, CVT

nach der Art der Kraftübertragung

mechanische Getriebe

formschlüssige Getriebe

Getriebe mit Zahnrädern
1. Stirnradgetriebe - Eingangs- und Ausgangswelle sind parallel.
2. Planetengetriebe - An- und Abtriebswelle sind koaxial. Um das Innenrad kreisen Planetenräder, die ihrerseits wieder in ein Außenrad eingreifen. Sonderfom der Stirnradgetriebe. (zum Beispiel in der Nabenschaltung von Fahrrädern)
3. Kegelradgetriebe An- und Abtriebswelle sind nicht parallel (meist 90°) angeordnet. Die Wellenachsen haben einen Schnittpunkt. Die äußere Zahnform ist Teil eines Kegelschnittes.
4. Kronradgetriebe - An- und Abtrieb haben einen Winkel von (meist) 90° zueinander. Das Ritzel ist als Stirnrad ausgeführt, das Kronrad hat seine Verzahnung an der Radseite. Daher nennt man es Kronrad.
5. Schraubenradgetriebe: Die Wellenachsen haben keinen Schnittpunkt.
6. Ausgleichsgetriebe (auch Differentialgetriebe) ist ein Spezialgetriebe und wird vor allem im Kraftfahrzeugbau eingesetzt.
7. Schieberadgetriebe - Bei Schieberadgetrieben werden die verschiedenen Übersetztungsstufen durch axiales Verschieben eines Räderblockes auf einer Getriebewelle hergestellt.
Schneckengetriebe
Kettengetriebe (siehe auch Antriebskette und Kettenarten)
Zahnriementrieb

kraftschlüssige Getriebe

Reibradgetriebe siehe auch Reibrad
Riemengetriebe
Wälzkörpergetriebe

hydraulische Getriebe

Bei hydraulischen Getrieben (siehe Strömungsgetriebe) sind An- und Abtriebsseite nicht mechanisch miteinander verbunden (kraftschlüssiges Getriebe). Die Antriebsseite setzt eine Flüssigkeit im Inneren in Bewegung, die die Abtriebsseite antreibt. Es wird zwischen hydrostatischen und hydrodynamischen Getrieben unterschieden.

pneumatische Getriebe

Pneumatische Getriebe sind nicht bekannt, jedoch werden Pneumatik-Motoren (linear oder drehend) häufig als Antrieb für Getriebe und Mechanismen verwendet.

Man könnte die Turbinenantriebe von Zahnarztbohrern als pneumatische Getriebe bezeichnen: ein niedrig drehender Kompressor komprimiert Luft, im Handstück des Zahnarztes hingegen setzt diese Luft eine hochdrehende winzige Turbinenwelle in Bewegung.

elektrische Getriebe

Der Begriff elektrisches Getriebe wird eigentlich im übertragenen Sinn für eine elektronische Schaltung, die ebenso zur Drehzahl- oder Drehmomentänderung führt, verwendet. Allerdings werden dabei bereits die Motoren selbst gesteuert. Verwendet wird dazu beispielsweise ein Frequenzumrichter. Es gibt jedoch auch fest verdrahtete Kombinationen von Synchrongenerator und Synchronmotor. Diese erreichen insbesondere bei hohen Untersetzungen bessere Wirkungsgrade wie mehrstufige mechanische Getriebe.

Man kann zwei Arten elektrischer Getriebe kennzeichnen, nach Art ihrer äußeren Energie-Umsatzes:

mechanisch - elektrisch - mechanisch: siehe oben, die Kombination elektrisch verbundener Generator - Elektromotor. Es wird also mechanische Energie aufgenommen am Generator, elektrische Energie für den Motor erzeugt und wieder mechanische Energie am Motor abgegeben.
elektrisch - mechanisch - elektrisch: elektrische Energie wird an einem Elektro-Motor aufgenommen und in mechanische Energie an einen mechanisch direkt gekuppelten Generator weitergegeben; der wiederum gibt elektrische Energie in gewandelter Form ab. Ein altes, heute nicht mehr genutztes Aggregat hierfür ist der Leonhard-Satz zur Frequenzwandlung.

nach Bauform

offene Bauform

Offene Bauform bedeutet, dass die Elemente des Getriebes frei zugänglich sind. Häufig werden sie jedoch aus sicherheitstechnischen Gründen verkleidet.
Beispiele: Riemengetriebe (früher auch Transmission genannt)

geschlossene Gehäuse

Bei geschlossenen Getrieben kann eine permanente Schmierung erfolgen. Beispiele: Kraftfahrzeuggetriebe, Differentialgetriebe

Getriebe für andere Bewegungen/Mechanismen

thumb|Koppelgetriebe

Kurvengetriebe

Als Kurvengetriebe werden Mechanismen bezeichnet. Beispiele sind Schwenkmechanismen von Türen. Bei Kurvengetrieben erfolgt der Antrieb meist durch die Drehung eines Elementes oder mit Hilfe von Linearantrieben (zum Beispiel Hydraulikstempel). Eingangsgröße ist also eine Rotation oder Translation (Linearverschiebung), Ausgangsgröße ist eine Kurve, die von der Konstruktion des Mechanismus abhängt.
Die Berechnung von Kurvengetrieben von Hand ist sehr aufwändig. Es gibt jedoch Software, mit der sich diese Aufgabe leichter erledigen lässt.

Kurbeltrieb

Der Kurbeltrieb gehört mit in die Gruppe der Kurvengetriebe, da er eine rotatorische (drehende) Bewegung in eine translatorische (geradlinige) Bewegung umsetzt oder umgekehrt. Anwendung findet er beispielsweise an Dampfmaschinen oder im Kolbenmotor. (siehe auch Kurbelwelle)

Flaschenzug

siehe Flaschenzug

Schrittgetriebe

Schrittgetriebe setzen eine kontinuierliche Drehbewegung in eine intermittierende Drehwegung um. Zwischen den einzelnen Schritten erfolgt eine Pause bis der nächste Schritt beginnt. Man nennt diese nach der charakteristischen Form des Bauteils das für die Bewegungsumsetzung zuständig ist, auch Maltesergetriebe. Verwendet werden solche Getriebe zum Beispiel in Filmprojektoren und Kameras für den Filmtransport. Hier muß der Film ja Schrittweise transportiert werden und während der Belichtung stillstehen.

Ordnung nach Hauptbestandteilen

Zahnradgetriebe
Schraubengetriebe
Reibradgetriebe
Zugmittelgetriebe (Riemengetriebe und Kettengetriebe)
Druckmittelgetriebe
Koppelgetriebe
Keilschubgetriebe

Begriffsdefinitionen

Die Abtriebswelle führt die Leistung aus dem Getriebe heraus.
Bei der Antriebsdrehzahl unterscheidet man zwischen der Drehzahl im Fall der belasteten und der unbelasteten Antriebswelle.
Für die Abtriebsdrehzahl gilt das gleiche wie bei der Antriebsdrehzahl.
Die Übersetzung i ist bei Getrieben das Verhältnis zwischen Antriebsdrehzahl und Abtriebsdrehzahl. Auch hier unterscheidet man zwischen belastetem und unbelastetem Getriebe.
Die Nennleistung ist die auf der An- oder Abtriebswelle bezogene Leistung, auf die das Getriebe ausgelegt ist. Betriebsfaktoren werden dabei nicht berücksichtigt.
Die Betriebsfaktoren K oder $C B$ sind Werte, die zur Berücksichtigung von Stößen, Anfahrhäufigkeiten, Staub, Betriebsdauerintervallen, Temperatureinflüssen usw. dienen.
Multipliziert man die Nennleistung mit den Betriebsfaktoren, so erhält man die Bemessungsleistung
Der Wirkungsgrad $η$ eines Getriebes ergibt sich aus dem Verhältnis der Abtriebsleistung zur Antriebsleistung.
Der Stellbereich R oder $S V$ ist das Verhältnis der maximalen zur minimalen Übersetzung.

Redewendung "Sand im Getriebe"

Auf Grund der Funktion eines Getriebes gibt es den umgangssprachlich Ausdruck Sand im Getriebe, wenn etwas schleppend funktioniert. Sand im Getriebe sorgt für erhöhten Verschleiß. Die Sandkörner können ein Getriebe auch blockieren, oder unrunden Lauf verursachen. Ihren Ursprung mag die Redewendung im Rennsport sowie bei anderen Wettbewerben haben, wie sie beispielsweise bei Ausschreibungen erfolgen. Dabei soll es mitunter vorkommen, dass tatsächlich Sand nebst anderen Sabotagema��nahmen in Getriebe und Motoren eingebracht wird, um damit den Konkurrenten Nachteile zu verschaffen.