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Kronen­rad­ge­triebe haben viel zu bieten

Soll eine Antriebs­leis­tung „ums Eck gehen“, sind zur Unter­set­zung hoch­dre­hender Elek­tro­mo­toren Kegel- oder Schne­cken­rad­ge­triebe weit verbreitet. Wer ein beson­ders wirt­schaft­li­ches und effi­zi­entes Winkel­ge­triebe sucht, sollte sich jedoch auch mit der Kronen­rad­tech­no­logie beschäf­tigen.


Kronen­rad­ge­triebe wurden schon vor Jahr­hun­derten in tech­ni­schen Anlagen einge­setzt und sind heute noch in histo­ri­schen Mühlen zu sehen. Im Laufe der Zeit wurden sie dann von Kegel­rä­dern verdrängt, weil diese einfa­cher zu berechnen waren; das Kronenrad verschwand vom Markt. Das änderte sich jedoch, als bei den Bemü­hungen um ener­gie­ef­fi­zi­ente Antriebs­technik in der Indus­trie auch klei­nere Antriebe in den Fokus rückten. Die rich­tige Kombi­na­tion aus effi­zi­enten Motoren, Getrieben und Steue­rungen ermög­licht schließ­lich auch im Leis­tungs­be­reich unter 250 W hohe Ener­gie­ein­spa­rungen.

Der Wirkungs­grad liegt auch bei hohen Unter­set­zungen im Bereich von 90 %.

Da dezen­trale Antriebs­technik durch ihre Flexi­bi­lität im Maschinen- und Anla­genbau massiv an Bedeu­tung gewonnen hat, gibt es immer mehr solcher Antriebe. Getriebe, die mit möglichst hohem Wirkungs­grad arbeiten, sind deshalb gefragt und hier kann die Kronen­rad­tech­no­logie punkten. Der Getrie­be­spe­zia­list Zeit­lauf, der heute zu ebm-papst gehört, hat das früh­zeitig erkannt und mit EtaCrown und EtaCrown­Plus die tradi­tio­nelle Kronen­rad­tech­no­logie neu defi­niert (Bild 1).

Bild 1: Die EtaCrown-Winkel­ge­triebe (hier als Motor-Getriebe-Kombi­na­tion) decken in unter­schied­li­chen Baugrößen den Unter­set­zungs­be­reich einstufig bis 10:1, zwei­stufig bis 113:1 und drei­stufig bis 289:1 ab und errei­chen dabei Wirkungs­grade über 90 %. (Foto | ebm-papst)

Die modernen Kronen­rad­ge­triebe decken in unter­schied­li­chen Baugrößen die Unter­set­zungen im einstu­figen Bereich bis 10:1, zwei­stufig bis 113:1 und drei­stufig bis 289:1 ab. Im einstu­figen Bereich errei­chen sie dabei Wirkungs­grade von über 90 % und lassen sich wirt­schaft­li­cher herstellen als Kegel­rad­ge­triebe. Prin­zip­be­dingt stellen Kronen­rad­ge­triebe zudem gerin­gere Anfor­de­rungen an die Achs­ab­stands­ein­stel­lung als Kegel­rad­ge­triebe und errei­chen bereits aus einer Stufe eine Unter­set­zung von 10:1 (Kegelrad: 5:1).

Hohe Effi­zienz bei großer Unter­set­zung

Wenn man sich den Aufbau der verschie­denen Winkel­ge­triebe näher anschaut, versteht man schnell, warum Kronen­rad­ge­triebe für viele Anwen­dungen eine gute Wahl sind: Zahn­räder von Kegel­rad­ge­trieben haben Kegel­form. Die Getrie­be­funk­tion ist nur dann einwand­frei, wenn sich die Mittel­li­nien der Kegel­räder genau in einem Punkt schneiden. Schon Wärme­aus­deh­nung kann die Funk­tion daher beein­träch­tigen. Schne­cken­rad­ge­triebe sind da weniger empfind­lich, aber bei ihnen ist die Rich­tung des Kraft­flusses sehr ungünstig. Das Dreh­mo­ment bewirkt in erster Linie eine Zug- bzw. Druck­be­las­tung des Schne­cken­rit­zels.

Da das Ritzel auf dem Schne­ckenrad gleitet, werden so je nach Unter­set­zung bis zu 2/3 der einge­brachten Antriebs­en­ergie in Wärme umge­wan­delt. Der Motor und das Getriebe müssen daher größer dimen­sio­niert werden als eigent­lich notwendig, um die gewünschte Leis­tung zu errei­chen. Zusätz­lich ist die axiale Belas­tung der Schnecke durch entspre­chend dimen­sio­nierte Axial­lager aufzu­fangen.

Bild 2: Bei den Kronen­rad­ge­trieben baut das evol­ven­ti­sche Antriebs­ritzel zylin­der­förmig und der Kontakt zwischen Ritzel und Abtriebsrad ist ein Wälz­kon­takt, es treten kaum Reibungs­ver­luste auf. (Foto | ebm-papst)

Bei den modernen Kronen­rad­ge­trieben EtaCrown und EtaCrown­Plus aus dem ebm-papst Antriebs­bau­kasten ist das anders (Bild 2): Das evol­ven­ti­sche Antriebs­ritzel baut zylin­der­förmig und der Kontakt zwischen Ritzel und Abtriebsrad ist ein Wälz­kon­takt, es treten kaum Reibungs­ver­luste auf. Der Wirkungs­grad liegt daher auch bei hohen Unter­set­zungen im Bereich von 90 %. Die Motor­leis­tung steht so fast voll­ständig der Antriebs­auf­gabe zur Verfü­gung. 10 % Verlust­leis­tung gegen­über bis zu 75 % bei herkömm­li­chen Schne­cken­rad­aus­füh­rungen sind auch bei kleinen Antrieben ein enormes Spar­po­ten­tial. Oft kann man den Antriebs­motor zudem kleiner dimen­sio­nieren und Bauraum sowie Kosten sparen. Da beim EtaCrown der Motor mit Antriebs­ritzel und die Abtrieb­s­achse in einer Ebene liegen, lässt sich das Getriebe problemlos auch spie­gel­ver­kehrt einbauen, das redu­ziert die Lager­hal­tung und verein­facht die Logistik.

Vorteile in der Anwen­dung

Bild 3: Durch die versatz­lose Bauweise ist die Motor-Kronen­rad­ge­triebe-Kombi­na­tion in den Profilen inte­grierbar. Es gibt keine Motor­über­stände, was Ausspa­rungen oder zusätz­liche Abstands­flan­sche zur Über­brü­ckung von Abständen vermeidet. (Foto | ebm-papst)

Anwen­dungen, für die sich die Kronen­rad­ge­triebe empfehlen und in denen sie sich bereits seit vielen Jahren bewähren, gibt es viele. Typi­sche Gründe für ihren Einsatz sind außer den hohen Wirkungs­graden das hohe über­trag­bare Dreh­mo­ment und die fehlende Selbst­hem­mung. Bei Schranken und Zugangs­kon­troll­sys­temen beispiels­weise lassen sich die Getriebe im Notfall auch bei hoher Unter­set­zung problemlos manuell zurück­drehen, ohne dass Kompo­nenten zur Entkopp­lung notwendig sind, um den Antrieb vor Beschä­di­gung zu schützen.

Durch die versatz­lose Bauweise ist die Motor-Getriebe-Kombi­na­tion zudem gut in den Türpro­filen inte­grierbar (Bild 3). Es gibt keine Motor­über­stände. Das vermeidet Ausspa­rungen oder zusätz­liche Abstands­flan­sche zur Über­brü­ckung von Abständen. Die Symme­trie in der Getrie­be­kon­struk­tion macht Versionen für linken oder rechten Anschlag über­flüssig. Die Bremse kann direkt an der Antriebs­welle oder aber wie gewohnt an der B-Seite des Motors montiert werden, was den Aufbau verein­facht und das Antriebs­system kompakter macht.

Kronen­rad­ge­triebe über­zeugen durch ihre hohe Zuver­läs­sig­keit, Lauf­ruhe und eine geringe Erwär­mung.

Weitere Anwen­dungs­be­reiche für die viel­sei­tigen Winkel­ge­triebe sind zum Beispiel Hubwagen oder fahrer­lose Trans­port­sys­teme (Bild 4). Hohe über­trag­bare Dreh­mo­mente, Lang­le­big­keit sowie die kompakten Abmes­sungen spre­chen für den Einsatz eines Kronen­rad­ge­triebes. In der Medi­zin­technik über­zeugen Kronen­rad­ge­triebe durch ihre hohe Zuver­läs­sig­keit, Lauf­ruhe und eine geringe Erwär­mung.

Bild 4: Kronen­rad­ge­triebe eigenen sich für den Einsatz in fahrer­losen Trans­port­sys­temen: Das effi­zi­ente Getriebe sorgt für sichere und flexible Bewe­gung. (Foto | ebm-papst)

EtaCrown und EtaCrown­Plus sind Teil des ebm-papst Baukas­ten­sys­tems und können mit allen DC- und EC-Motoren sowie Bremsen und Gebern kombi­niert werden. Indi­vi­du­elle Antriebs­kom­plett­lö­sungen aus einer Hand mit aufein­ander abge­stimmten Kompo­nenten lassen sich im Online-Portal einfach zusam­men­stellen; Dank defi­nierter Vorzugs­typen sind ausge­wählte Antriebs­kon­fi­gu­ra­tionen inner­halb von 48 Stunden versand­fertig. So können beispiels­weise Bemus­te­rungen in kürzester Zeit reali­siert werden.

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