antriebstechnik 4/2018

Logarithmische Spirale
revolutioniert Getriebebau
Galaxie: Erste Getriebegattung mit flächigem Zahneingriff und mathematisch exaktem Gleichlauf
Allgemein verfügbares Wissen oder Erfahrungswerte sind bei neuen Technologien zu Beginn einer
Markteinführung in der Regel Mangelware. Bei dem Antriebssystem vom Typ Galaxie war dies nicht
ganz der Fall, denn Wittenstein hatte das System bereits seit 2011 zusammen mit Lead-Kunden in
konkreten Maschinenanwendungen eingesetzt und ständig weiterentwickelt. In den drei Jahren seit
der Markteinführung von Galaxie sind jedoch weitere wichtige Erkenntnisse hinzugekommen.
Das Antriebssystem Galaxie ist bereits am
Markt anerkannt. Zu den Produktmerkmalen
zählen neben dynamisierten Einzelzähnen
– statt starren Zahnrädern – ein
vollflächiger, hydrodynamischer Kontakt
beim Zahneingriff – statt weniger tragfähiger
Wälzpunkt-Linienkontakte – sowie die
neue Lagerart mit segmentiertem Außenring.
So bietet Galaxie optimale Leistungen
in den Bereichen Spielfreiheit, Gleichlauf,
Steifigkeit, Drehmomentdichte und Überlastsicherheit.
Bereits in den ersten Pilotprojekten
beim Einsatz in diversen Fertigungsanlagen
führte dies nach Angabe der
Anwender zu Produktivitätssteigerungen
von rd. 40 % und mehr.
Aufbau und Funktionsweise
Die patentierte Getriebe-Kinematik verzichtet,
im Gegensatz zu anderen Gattungen,
auf ein starres Zahnrad. Stattdessen
Dipl.-Ing. (FH) Thomas Bayer ist Leiter des
Innovation Lab der Wittenstein SE in Igersheim
findet die Drehmomentwandlung über
dynamisierte Einzelzähne statt, die um ein
unrundes Antriebspolygon mit Nadellagerung
herum gruppiert sind und radial gleitend
entlang der Innenverzahnung des
Hohlrades geführt werden. Dieses Prinzip
führt dazu, dass fast alle Zähne gleichzeitig
am Zahneingriff beteiligt sind, während bei
anderen Getriebeausführungen nur wenige
Zähne gleichzeitig eingreifen. Hinzu kommt,
dass die Zahnflanken der Einzelzähne sowie
des Hohlrades erstmals als Logarithmische
Spirale ausgeführt sind, wodurch der Zahneingriff
nicht mehr wie bei Getrieben mit
Zahnrädern als Linienkontakt stattfindet,
sondern als Flächenkontakt mit hohem
Traganteil. Der Kontakt beim Zahneingriff
baut einen hydrodynamischen Schmierfilm
auf, der mechanischen Verschleiß und Abrieb
minimiert. Dadurch bleibt ein einmal
eingestelltes Verdrehspiel oder Nullspiel
über die komplette Lebensdauer konstant.
Logarithmische Spirale als mathematische
Funktion im Getriebebau
Die universitäre Forschung hat den wissenschaftlichen
Nachweis erbracht, dass Galaxie
aufgrund seiner besonderen Kinematik eine
eigenständige Gattung koaxialer Hohlwellengetriebe
darstellt. So fand im September
2017 die „International Conference on Gears“
des Lehrstuhls für Maschinen elemente der
Technischen Universität München/Forschungsstelle
für Zahnräder und Getriebe
FZG statt – die weltweit bedeutendste, wissenschaftliche
Konferenz über Getriebeentwicklung
mit über 700 Teilnehmern. Auf
dieser Veranstaltung wurden zwei von Professoren
begutachtete und freigegebene
Vorträge über das Galaxie-System gehalten
– in deren Rahmen mithilfe wissenschaftlicher
Abstraktion nachgewiesen
worden ist, dass es sich bei Galaxie um eine
neue Getriebegattung handelt.
Wegweisend für die Beweisführung war
dabei, dass mit Galaxie die mathematische
Funktion der Logarithmischen Spirale als
Neuigkeit in den Getriebebau eingeführt
wurde. Als Verzahnungsform von Polygon
und Einzelzähnen führt sie zum flächigen
Zahneingriff und zu einem mathematisch
exakten Gleichlauf. Folgerichtig sind sowohl
die theoretische Funktionsfähigkeit
als auch die technischen Leistungsmerkmale
und Vorteile von Galaxie innerhalb
32 antriebstechnik 4/2018