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Zahn um Zahn

Foto: Götz von Sternenfels 10 Bilder

Differenziale lenken die Antriebskraft in Richtung Rad und Reifen. Dazu braucht es Zahnräder – doch was tun, wenn es keinen Ersatz mehr gibt?

13.01.2007 Thomas Wirth Powered by

Am Rand irgendeiner Rennstrecke fand er den fliegenden Händler, erzählt der Alfa-Fan. Für 1000 Euro griff er zu: ein Zahnradsatz mit der gesuchten langen Übersetzung.

Die Drehzahl sank, das Tempo stieg – doch der Lärm war unerträglich. "Oft sehen wir schon mit bloßem Auge, dass die Teile nicht funktionieren können", sagt Jörg Pohlmann vom Bremer Zahnradspezialisten Tandler.

Zu Graten und rauen Oberflächen kommen Wellen mit einem Schlag von einem halben Millimeter und Maße, bei denen nur die Stellen vor dem Komma stimmen. Pohlmann: "Überarbeiten lässt sich da nichts mehr, solche Teile gehören auf den Schrott." Differenziale funktionieren nur dann gut, wenn die Toleranzen im Bereich weniger Hundertstelmillimeter liegen.

Das setzt eine hoch präzise Fertigung voraus. Wer seinem Differenzial ein neues Innenleben spendieren möchte, kann in gleichem Zug das Übersetzungsverhältnis ändern. Längere Übersetzungen schonen den Motor durch niedrigere Drehzahlen, kürzere sorgen für eine bessere Beschleunigung.

Differentialgehäuse beschränkt mögliche Änderung

Allerdings beschränkt das Differenzialgehäuse durch seine Baugröße die maximal mögliche Änderung. In diesen Fällen ist es ideal, statt der Kegel- und Tellerräder gleich das komplette Differenzial samt Gehäuse den Spezialisten zum Vermessen zu übergeben. Anhand der Daten berechnen sie, welche Änderungen der begrenzte Raum zulässt.

Droht es eng zu werden, lässt sich zunächst mit einem Dummy prüfen, ob der Platz für die geplante Änderung reicht. Hoch spezialisierte Verzahnungsmaschinen sorgen dafür, dass die aus Rohlingen gedrehten Kegel- und Tellerräder ihre Spiralverzahnung erhalten. Das Einbaumaß und die Zahl der Zähne setzt die Berechnung fest, den Bogenverlauf der Zahnflanken gibt der tannenbaumförmige Fräser vor. Bis zu 15 Minuten brauchen die vollautomatischen Maschinen für ihre Arbeit.

Enorm sind die Rüstzeiten: Es kann anderthalb Stunden dauern, bis eine Maschine einsatzbereit ist. Denn oft müssen passende Aufnahmen für die Werkstücke neu angefertigt werden. Wenn auch der Schaft sein passendes Profil erhalten hat, kommen die neuen Bauteile in die Härterei.

Zyklo-Palloidverfahren

Weil es durch die Hitze dabei stets zu Verzug kommt, werden die Lagersitze erst im Anschluss auf Maß geschliffen. Beim speziellen Zyklo-Palloidverfahren, bei dem sich der Fräskopf beim Schneiden um die eigene Achse dreht, kann sogar nach dem Härten die Spiralverzahnung nachbearbeitet werden – ein zusätzlicher Arbeitsgang, der höchste Genauigkeit sichert, allerdings auch teuer ist.

Viel Feinarbeit verlangen die Zahnräder zum Schluss. In einer speziellen Vorrichtung montiert, greifen Kegel und Tellerrad erstmals ineinander. Mehrere Minuten läuft sich das Paar gemeinsam mit Läpp-Paste ein, bevor rote Touchierfarbe sichtbar macht, in welchem Bereich die Zahnflanken tragen.

Für Profis ist es kein Problem, das Tragbild zu optimieren: "Die Flanken sollten immer mittig tragen", sagt Jörg Pohlmann, "nur so laufen die Zahnräder leise und mit geringstem Verschleiß." Am liebsten liefern die Zahnradexperten die Differenziale fertig montiert aus. Denn trotz exakter Markierung gibt es immer wieder Fälle, in denen die Bauteile verdreht zusammengebaut werden. Dabei potenzieren sich die Unwuchten, und die Mechanik heult – aller Präzision zum Trotz.

Tipps

Die Automobilindustrie kennt viele Zulieferer, die Zahnradsätze und Differenziale fertigen. Doch nur wenige dieser Firmen, die unter Kostendruck Großserienrenditen rechnen, sind zu Zeit raubenden Einzelanfertigungen bereit. Der Bremer Zahnrad und Getriebespezialist Tandler bietet diesen Service dagegen explizit an, auch wenn er empfiehlt, Teile möglichst in kleinen Serien produzieren zu lassen – allein der Kosten wegen.

Bei Einzelanfertigung kostet ein typischer Radsatz für ein Differenzial rund 2500 Euro, bei zwei Sätzen sinkt der Preis auf 2000 Euro pro Satz und bei zehn Sätzen bereits auf 1000 Euro. Die Preise variieren allerdings abhängig vom Aufwand.

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