Zahnstangen

Was ist eine Zahnstange und was ist deren Aufgabe?

Bei einer Zahnstange handelt es sich im Kern um ein Zahnrad mit unendlich großem Teilkreisdurchmesser und Fußdurchmesser. Vereinfacht gesagt ist eine Zahnstange nichts Anderes als ein “geradegezogenes” Zahnrad. Daraus ergibt sich, dass die Geometrie der Zahnstange der abgewickelten Geometrie eines Zahnrades mit Evolventen-Verzahnung entspricht (weitere Typen bestehen). Als Teil der Maschinenelemente dient die Zahnstange zur Übertragung von Kräften. In Kombination mit einem Zahnrad, auch Ritzel genannt, spricht man von einem Zahnstangenantrieb. Ziel dabei ist der Wechsel zwischen einer Translationsbewegung und Rotationsbewegung. Beispiele für Bewegungsumwandlungen können sein: - Erzeugen einer Drehbewegung durch Verschieben der Zahnstange mit einem Hydraulikzylinder - Erzeugen einer geradlinigen Bewegung durch einen Elektromotor

Was ist eine Zahnstange und was ist deren Aufgabe?

Bei Zahnstangen als auch bei Zahnrädern ist der Modul eine der wichtigsten Bestimmungsgrößen. Dabei ist Diese eine nach DIN 780 genormtes Maß und beschreibt wie die folgende Abbildung zeigt die Zahngröße. Generell ist bei sich einfügender Verzahnung zu beachten, dass dasselbe Modul verwendet wird.

Aber wie ermittelt man das Modul bei bestehenden Zahnstangen und Zahnrädern? Direkt lässt sich das Modul nur bedingt messen. Eine Möglichkeit stellt die Verwendung von Modullehren da. Eine weitere Option ist die rechnerische Bestimmung. Über einfach ermittelbare Messgrößen kann das Modul berechnet werden.

Was für Ausführungen gibt es bei Zahnstangen?

Aufgrund der vielseitigen Anwendungen und den damit einhergehenden branchenspezifischen Anforderungen, haben sich einige Ausführungen der Zahnstange etabliert.

Verzahnung

Bei der Geradverzahnung werden konstruktiv auftretende Axialkräfte vermieden. Darüber hinaus ist deren Herstellung vergleichsweise einfach und preiswert. Hauptnachteile der Geradverzahnung sind der schlagartige Eingriffswechsel von Zahnstage und Ritzel und die höhere Geräuschentwicklung. Daher empfiehlt sich die Verwendung von geradverzahnten Zahnstangen bei kleineren Umfangsgeschwindigkeiten. Eine bessere Laufruhe, höhere Tragfähigkeit und kontinuierlichere Übertagung des Drehmoments bietet die Schrägverzahnung. Allerdings muss mit höheren Anschaffungskosten und einer notwendigen Kompensierung der Axialkräfte gerechnet werden.

Material

Je nach Anforderungen variiert das Material aus den Zahnstangen gefertigt werden. Der im Maschinenbau und Fahrzeugbau häufig eingesetzte Vergütungsstahl C45 findet auch hier Anwendung. Bei geforderter Korrosionsbeständigkeit ist der, durch seine vereinfachte Zerspanbarkeit, Automatenstahl 1.4305 (X8 CrNiS 18-9) eine gängige Lösung. Allerdings muss es nicht unbedingt Stahl sein. Ebenso Kunststoffzahnstangen werden, in Fällen deren Anforderungen es zulassen, eingesetzt. Bei Fragen zur Auswahl der für Ihren Anwendungsfall perfekten Zahnstange unterstützen wir Sie gerne.

Welche Qualität benötigt meine Zahnstange?

Bei Zahnstangen spricht man von der Verzahnungsqualität. Die aus der Anwendung resultierenden Anforderungen an die Qualität wirken sich auf die Fertigung der Zahnstange aus. Als Erstes gilt es die Umfangsgeschwindigkeit zu ermitteln. Diese gilt als Ausgansbasis zur weiteren Auslegung. Wie bereits im Abschnitt... erwähnt, ergibt sich aus der Geschwindigkeit die Auswahl einer geradverzahnten/- oder schrägverzahnten Zahnstange. Darüber hinaus lässt sich die benötigte Qualität bereits eingrenzen. In der folgenden Tabelle sind einige Anwendungsbeispiele dargestellt.