Zahnstangen

Zahnstangen mit Qualität und Präzision

Als Hersteller von besonders hochwertigen Antriebselementen gehören auch Zahnstangen zum Sortiment der Firma Heinrich Höner. Zahnstangen werden im Zahnstangenantrieb als gerades Maschinenelement eingesetzt, in dessen Zähne und Erhebungen ein Zahnrad eingreift. Lange Jahre Erfahrung und modernste Fertigungstechnik für die Verzahnungen geben die geforderte Qualität für den Einsatz der Zahnstangen zur exakten Übertragung von Hin- und Herbewegungen.

Erstklassige Mess- und Transportzahnstangen

Wir fertigen sowohl Transport- als auch Messzahnstangen fortlaufend bis Modul 18 nach DIN, ebenso wie modifizierte Teilungen nach Kundenwunsch – seien es 2, 5 oder 10 mm. Transportzahnstangen erhalten Sie in einer beliebigen Länge in Schrägungswinkeln von 0 bis 30 Grad. Dagegen bieten wir Messzahnstangen mit einer maximalen Länge von 2.000 mm und einer Teilungsgenauigkeit von +/- 0,05 mm pro 500 mm Länge.

Hohe Qualität durch spezielle Zahnstangenfräsmaschinen

Gefertigt werden unsere hochwertigen Zahnstangen auf speziellen Zahnstangenfräsmaschinen. Andere Antriebselemente mit hoher Präzision wie Zahnräder und Schneckenwellen stellen wir auf CNC-gesteuerten oder konventionellen Maschinen her. Dies in Kombination mit dem Engagement und der Einsatzbereitschaft unserer Mitarbeiter sorgt für die solide Qualität unserer Werkstücke. Die stetigen Eigenkontrollen – von Planung bis Überwachung – werden durch die ISO-Zertifizierung der TÜV Rheinland Cert GmbH untermauert. Darüber hinaus verfügen wir über moderne CNC-gesteuerte. Interessieren Sie sich für Zahnstangen, Kegelräder, Schneckenräder oder weitere Antriebselemente aus unserem Programm? Dann rufen Sie uns an oder schreiben Sie uns. Wir beraten Sie gerne.
Modul
von 0,5 bis 18,0
Teilung
2 / 5 / 10 mm
Transportzahnstangen
  • Länge beliebig
  • Schrägungswinkel 0 - 30°
Meßzahnstangen
  • Länge bis 2000 mm
  • Teilungsgenauigkeit +/- 0,05 mm pro 500 mm Länge


Hintergrundwissen: Zahnstangen

Funktionsweise

Im Vergleich zu den Zahnrädern ist die Zahnstange kein rundes, sondern ein gerades Antriebselement bzw. Maschinenelement, vergleichbar mit Schneckenwellen. Zahnstangen werden zusammen mit Zahnrädern in einem Zahnstangenantrieb eingesetzt, um eine Drehbewegung in eine lineare Bewegung umzuwandeln. Hierzu greift ein Zahnrad in die Erhebungen bzw. Zähne der Zahnstange. Die Drehachse des Rades steht dabei orthogonal zur Verschieberichtung der Stange, sodass die rotierende Radbewegung in eine geradlinige Stangenbewegung umgesetzt werden kann – und auch umgekehrt. Üblicherweise findet dabei eine Hin- und Herbewegung statt. Zahnstangenantriebe bestechen durch einen hohen Wirkungsgrad und finden oftmals Anwendung bei großen Axialkräften. Ursprünglich handelte es sich bei der Zahnstange um eine Vorrichtung, um Gegenstände in unterschiedliche Höhen zu hängen. Zum Beispiel konnten somit in der Küche die Temperaturen in Töpfen geregelt werden durch deren Höhenverstellung an der Zahnstange über einer offenen Feuerstelle. Mit dem Fortschreiten der Industrialisierung wurden Zahnstangen zunehmend als Maschinenelemente eingesetzt.

Verzahnungsarten

Die Verzahnungsarten der Zahnstangen entsprechen geometrisch betrachtet denen der Zahnräder. Bei der Evolventenverzahnung in einem Zahnstangenantrieb zum Beispiel verfügt das Zahnrad über Evolventenflanken, allerdings besitzt die Zahnstange gerade Flanken. Dabei berühren sich die im Eingriff stehenden Zähne entlang einer geraden Eingriffslinie. Letztere bietet insbesondere eine Unempfindlichkeit gegenüber Achsabstandsänderungen. Ein weiterer Vorteil der Evolventenverzahnung liegt im Antrieb vom Schnellen ins Langsame sowie umgekehrt. Daher wird diese Verzahnungsart oftmals in der Fahrzeugtechnik und im Maschinenbau eingesetzt. Zwar ermöglicht die Evolventenverzahnung auch einen Antrieb vom Langsamen ins Schnelle, allerdings eignet sich speziell für diese Anwendung die Zykloidenverzahnung, da bei dieser eine geringere Reibung entsteht. Aufgrund des größeren Zahnspiels bietet die Zykloidenverzahnung zudem eine höhere Staubverträglichkeit, allerdings ist dadurch nur eine Drehbewegung in eine Richtung möglich – und kein Vorwärts-Rückwärtslauf. Einen Sonderfall der Zykloidenverzahnung stellt die Triebstockverzahnung dar. Hierbei sind der Roll- und Wälzkreis gleich groß. Allerdings wurde der Einsatzbereich der Triebstockverzahnung durch das Aufkommen der Evolventen- und Zykloidenverzahnung weitestgehend verdrängt.

Zahnformen

Wie bei den Zahnrädern sind bei Zahnstangen sowohl Geradverzahnungen als auch Schrägverzahnungen möglich. Gerade Verzahnungen haben den Vorteil, dass die Fertigung eher einfach ist und sich keine Axialkraft entwickelt. Allerdings entstehen bei einem Eingriffswechsel eine schlagartige Be- bzw. Entlastung sowie starke Geräusche. Bei schrägen Verzahnungen verlaufen dahingegen Eingriff und Ablösung allmählich und geräuscharm. Demgegenüber ergeben sich aus der Neigung der Zahnbreite Axialkräfte und verschiedene Radialbelastungen am Lager.

Fertigung von Zahnstangen

Die Herstellung der Zahnstangen erfolgt durch die Zerspanung. Hierzu gibt es spezielle Zahnstangenschleifmaschinen und -fräsmaschinen. Wie bei der Herstellung von Kegelrädern, Schneckenrädern und anderen Zahnrädern ist bei der Zahnstangenfertigung der Einsatz verschiedener Arten von Materialien möglich. Damit ist die Anpassung der Form und Qualität je nach Bedarf und Verwendungszweck möglich.

Anwendungsgebiete

Häufig finden Zahnstangenantriebe Einsatz als Lenkgetriebe in Fahrzeugen in Form von Zahnstangenlenkungen. Bei der Zahnstangenlenkung befindet sich die Zahnstange im Gehäuse direkt über zwei Spurstangen und ist mit den Lenkhebeln der Räder verbunden. Ein Zahnritzel auf der Lenksäule wiederum greift auf die Erhebungen der Zahnstange ein. Um Bewegungsspielraum zu vermeiden, wird die Stange an das Ritzel über ein gefedertes Druckstück gepresst. Die Zahnstangenlenkung benötigt kein weiteres Gestänge mit Lenkhilfs- und Umlenkhebeln und ist damit preisgünstig zu fertigen, leicht zu montieren und einzustellen. Heutzutage werden die meisten Pkws mit Zahnstangenlenkungen ausgestattet, oftmals in Kombination mit elektrischer oder hydraulischer Unterstützung (z. B. Servolenkung). Die Zahnstangen werden dabei unterschieden in Stangen mit konstanter und variabler Übersetzung. Letztere wird durch die Änderung der Verzahnungsgeometrie ausgeführt. Ein anderes häufig eingesetztes Lenkgetriebe ist die Schneckenlenkung mit Schneckenrädern und Schneckenwellen. Eine sehr bekannte Anwendung von Zahnstangen findet man bei den Zahnradbahnen. Die Zahnstange wird als Zahnschiene im Schienenbett zwischen den Schienen angebracht. Der Vorteil einer Zahnradbahn gegenüber sog. Adhäsionsbahnen, wie zum Beispiel Eisenbahnen und Straßenbahnen, besteht in der Überwindung von höheren Steigungen. Während die Adhäsionsbahnen bei einer Steigung von etwa 160 ‰ – aufgrund der schlechten Haftung des Stahlrads auf der Schiene – an ihre technischen Grenzen stoßen, überwinden Zahnradbahnen Steigungen von bis zu 500 ‰. Aus diesem Grund werden Adhäsionsbahnstrecken mit bis zu 70 ‰ angelegt und Hauptbahnen mit bis zu 30 ‰, um einen sicheren Betrieb sicherstellen zu können. Die Zahnradbahnen verfügen über verschiedene Antriebsarten, unterschieden wird hierbei zwischen Bahnen mit gemischtem Adhäsions- und Zahnradantrieb sowie reinen Zahnradbahnen. Die bekanntesten Zahnstangensysteme wurden von Schweizern entwickelt und nach ihnen benannt. Hierzu gehören das System Riggenbach mit Leiterzahnstangen, System Abt mit Lamellenzahnstangen, System Strub mit Zahnschienen und das System Locher mit Fischgrätenstangen bzw. Doppelzahnstangen. Ein weiteres Einsatzgebiet der Zahnstange stellt das Zahnstangenwinde bzw. Stockwinde dar. Es handelt sich um ein mechanisches Hebezeug, bei dem sich das Zahnrad entlang der Zahnstange mithilfe einer Kurbel bewegt. Dabei befindet sich das Rad auf einer Hülse, die über der Stange gleiten kann und sich beim Drehen in Längsrichtung verschiebt. Positioniert man die Zahnstangenwinde zwischen zwei Teile, dann können diese auseinandergedrückt werden. Die Zahnstangenwinde können dabei eine Kraft von einigen hundert kN aufbringen. Aufgrund der universellen und einfachen Bedienbarkeit finden sie in vielseitigen Bereichen Anwendung, wie zum Beispiel im Katastrophenschutz, bei der Feuerwehr und als Wagenheber.

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