Zahnprofil

Zahnprofil bezeichnet die geometrische Form der Zahnflanke eines Zahnrads, die den Eingriff mit dem Zahnrad eines anderen Zahns bestimmt. Es legt fest, wie Kräfte übertragen werden, wie konstant das Übersetzungsverhältnis bleibt und wie ruhig das Getriebe läuft.

Das am häufigsten verwendete Profil ist das Involutprofil. Es ergibt sich aus der evolventen Form eines Grundkreises und sorgt dafür, dass zwei Zahnräder bei Kontakt eine nahezu konstante Übersetzung aufweisen, unabhängig von kleinen Abständen. Cycloidprofile finden sich historisch in Uhren oder Spezialgetrieben, sind aber im modernen Maschinenbau selten.

Wichtige Größen des Zahnprofils sind Modul m, Zähnezahl z und der Teilkreisdurchmesser d = m · z. Der Druckwinkel α und die Zahnhöhe bestimmen Flankenform und Tragfähigkeit. Die Grundkreis- und Basiskreisbeziehungen legen die Profilkurven fest; das Involutenprofil wird daraus abgeleitet. Zusätzlich beeinflussen Kopfrundung, Spiel und Freistellung das Passungsverhalten.

Herstellung erfolgt durch Verzahnungsverfahren wie Fräsen, Hobeln, Schmieden oder Schleifen; typischerweise kommen passende Profil- und Freiwerkzeuge zum Einsatz. Wärme- und Oberflächenbehandlung erhöhen Festigkeit und Standzeit.

Normen und Prüfungen sichern Kompatibilität und Qualität. Zahnprofile werden nach ISO- und DIN-Normen festgelegt, einschließlich zulässiger Profilformen, Druckwinkel, Toleranzen und Oberflächenqualität. Die Messtechnik umfasst Profilometer, Messschablonen und Formprüfer. Anwendungen finden sich in fast allen mechanischen Antrieben, von Automobilgetrieben bis zu Industrieanlagen.