Hohe Übersetzung in nur einer Stufe

Elektromotoren liefern hohe Drehzahlen bei vergleichsweise geringem Drehmoment. Um daraus Bewegungen mit höherer Kraft zu erzeugen, kommen Getriebe zum Einsatz. Klassische Lösungen sind mehrstufige Stirnrad- und Planetenradsätze oder, bei winkliger Anordnung, Kegel- und Schneckenradsätze. Häufig werden sie auch kombiniert.

Diese Varianten erfüllen jedoch nicht immer alle Anforderungen an Wirkungsgrad, Lebensdauer, Geräuschentwicklung oder Bauraum. Mehrstufige Radsätze bestehen aus vielen Komponenten, was Montageaufwand und Geräuschemission erhöht. Kegelradsätze benötigen mindestens eine Vorstufe und sind vergleichsweise laut. Schneckenradsätze verlieren aufgrund von Reibung mit der Zeit an Genauigkeit, Leistung und Lebensdauer. Hier setzt die hochübersetzende speeroX-Verzahnungstechnologie an.

Konzept mit Spiralcharakter

Ausgehend vom Prinzip des Schneckengetriebes wird die Verzahnung des Rads von der Stirn- auf die Planseite verlagert, wodurch sich der Bauraum reduziert. Es entsteht eine Verzahnung mit Spiralcharakter, die durch eine modifizierte Schnecke auf der Planseite angetrieben wird. Das führt zu kinematisch günstigen Verhältnissen: Die Gleitanteile und damit die Reibung sinken. Trotz der hohen Überdeckung und des eingleitenden Eingriffs bleibt die Verzahnung leise. Eine verschleißarme Stahl-Stahl-Paarung erhöht die Leistungsdichte und Lebensdauer.

In Anwendungen mit eindeutiger Drehrichtung oder klar definiertem Lastfall kann eine entsprechend ausgelegte speeroX-Verzahnungsflanke besonders hohe Performance erzielen. Der speeroX-Radsatz arbeitet in nur einer Stufe, ist kompakt, leise, effizient und besteht aus lediglich zwei Komponenten: Schnecke und Rad.

Entwicklung nach Maß

Die speeroX-Verzahnung zeigt ihre Vorteile insbesondere in individuell ausgelegten Antriebskonzepten. Dank 112 Jahren Erfahrung in der Zahnrad- und Antriebstechnik kann Framo Morat Projekte gezielt unter Kriterien wie Bauraumreduktion, Geräuschminimierung oder Wirkungsgradsteigerung auslegen.

Bereits in der frühen Projektphase werden kundenspezifische Anforderungen und die Vorteile gegenüber klassischen Getriebelösungen evaluiert. Eine Machbarkeitsstudie ermöglicht, die Verzahnung so auszulegen, dass bestimmte Antriebskonzepte durch speeroX erstmals realisierbar werden.

Besonders geeignet ist die Technologie für Anwendungen mit vorwiegend einseitiger Drehrichtung – etwa in Förder- und Hebetechnik. In der Medizingerätetechnik zählen geringe Geräuschentwicklung und hohe Laufruhe, während Robotik und Automationssysteme von der kompakten Auslegung profitieren. Pumpen- und Dosiereinheiten fokussieren häufig auf einen hohen Wirkungsgrad.

Framo Morat entwickelt nach Kundenwunsch nicht nur die Verzahnung, sondern komplette Getriebe,  einschließlich Lager-, Wellen- und Dichtungskonzept, oder vollständige Antriebssysteme inklusive Motor und Elektronik. Ein Beispiel ist ein auf der speeroX-Verzahnung basierender Fahrantrieb für Hubwagen und kleine Gabelstapler, der einen leistungsstarken Elektromotor, eine schräg verzahnte Stirnradstufe und einen speeroX-Radsatz als Winkelstufe kombiniert. Das System zeigt laut Unternehmen Vorteile hinsichtlich Wirtschaftlichkeit, Leistungsdichte, Dynamik, Langlebigkeit und Systemkompetenz.

Entwicklung, Erprobung und Einsatz

Vor der Markteinführung auf der SPS im Herbst 2022 durchlief die speeroX-Verzahnung eine intensive Entwicklungs- und Testphase. Über 12.000 Betriebsstunden in Dauerlaufversuchen lieferten wichtige Erkenntnisse und führten zu kontinuierlichen Optimierungen. Heute ist speeroX in der energieeffizienten ENEX-Getriebebaureihe von Ruhrgetriebe ebenso im Einsatz wie in zahlreichen kundenspezifischen Anwendungen.

Die häufigsten Auslegungen liegen im Übersetzungsbereich von i = 8 bis i = 22 und ermöglichen Drehmomente bis 90 Nm. Der Achsabstand des Tellerrads liegt meist zwischen 12 mm und 20 mm. Weitere Konfigurationen werden projektspezifisch realisiert.

Parallel dazu testet Framo Morat fortlaufend neue Materialien, Materialkombinationen, Werkzeugkonzepte und Fertigungstechnologien, um die Technologie weiterzuentwickeln.

Werkstoffe und neue Kombinationen

Mit speeroX-Radsätzen in Stahl-Stahl-Paarung können robuste, hochleistungsdichte Antriebslösungen umgesetzt werden. Die verschleißfreie Werkstoffpaarung bietet eine langlebige Alternative zu konventionellen Getrieben. Auch in dynamischen Anwendungen hat sich die Technologie laut Unternehmen bewährt, wobei vorteilhafte Gleiteffekte für geringe Geräuschentwicklung sorgen.

Neu ist das erweiterte Werkstoffportfolio: Kunststoff-Metall-Paarungen machen die Technologie für zusätzliche Applikationen interessant. Hier greift die jahrzehntelange Erfahrung von Framo Morat in der Kunststoffverzahnung. Ein Kunststoff-Rad und eine Metall-Schnecke bilden gemeinsam einen speeroX-Radsatz, wodurch hochkompakte, effiziente und wirtschaftliche Kunststoffgetriebe sowohl für die Automobilindustrie als auch für industrielle Anwendungen möglich werden.

Quelle: Framo Morat