Stirnradstufe

Eine Stirnradstufe ist eine Getriebestufe, die aus einem Zahnraderpaar besteht, dessen Zahnräder auf parallelen Achsen sitzen. Sie dient der Übertragung von Drehmoment und Leistung zwischen zwei Wellen und arbeitet mit festem Achsabstand. Stirnradstufen kommen in vielen Getrieben vor, insbesondere wenn einfache Bauweise, geringe Kosten und hohes Wirkungsgradverhalten gefordert sind.

Bei einer Stirnradstufe bestimmt das Übersetzungsverhältnis i den Drehzahlwechsel. Für eine Stufe mit Z1 Zähnen am antreibenden Zahnrad und Z2 Zähnen am Abnehmerrad gilt i = Z2/Z1, und die Drehzahlen verhalten sich entsprechend gegeneinander. Der Wirkungsgrad liegt bei gut aufgeölten Gängen häufig nahe 98–99 %.

Größenkennwerte sind die Teilung, der Modul m und die Teilzahlen Z1, Z2. Die Teilkreisdurchmesser sind d1 = m·Z1 und d2 = m·Z2; der mittlere Abstand der Achsen ergibt sich aus a = (d1+d2)/2. Die Baugröße einer Stufe lässt sich an der Wahl von m und Z1, Z2 festlegen. Mehrere Stufen können zu einer Gesamtübersetzung kombiniert werden.

Stirnradstufen bestehen aus verzahnten Zahnrädern, Gehäuse, Lagern und Schmierung. Typische Materialien sind legierte Stähle; Oberflächenbehandlung wie Härten erhöht Verschleißfestigkeit. Sie arbeiten in Öl- oder Fettlaufsystemen und benötigen präzise Fertigung, um Laufruhe und Tragfähigkeit sicherzustellen.

Vorteile der Stirnradstufe sind einfache Konstruktion, geringe Achsabstände und hohe Steifigkeit sowie geringe Kosten. Nachteile ergeben sich durch Geräuschbildung bei höheren Drehzahlen und durch begrenzte Übertragungskapazität pro Stufe sowie die Notwendigkeit paralleler Achsen und exakter Ausrichtung. Für größere Übersetzungen werden mehrere Stufen oder der Einsatz anderer Verzahnungsformen gewählt.