Ein mehrstufiges Getriebe – was ist das?

Wie wird die Übersetzung berechnet?

Dabei multipliziert man die Übersetzung der einzelnen Getriebestufen. Denn die Übersetzung wirkt hier so, dass die Antriebsdrehzahl im mehrstufigen Getriebe exakt um den Faktor der Übersetzung reduziert oder erhöht wird. Meist ist aber die Reduktion der Drehzahl gefragt – also eine Übersetzung ins Langsame. Weil dabei das Drehmoment vervielfacht wird.
 

Welche Übersetzungen sind möglich?

1. Nehmen wir ein einstufiges Stirnradgetriebe als Vergleich. Hier sind Übersetzungsverhältnisse von etwa 10:1 bzw. 1:10 sinnvoll machbar. Denn sonst wird das an- oder abtreibende Zahnrad sehr klein. Das wiederum wirkt sich negativ auf das maximal übertragbare Drehmoment aus.
2. Im Vergleich dazu kann man speziell Planetengetriebe einfach als mehrstufige Getriebe konstruieren. Zweistufige oder dreistufige Getriebe sind durch die Verlängerung des Hohlrades (im Inneren des Gehäuses) und die serielle Anordnung einzelner Planetenstufen machbar.
3. Es gibt Übersetzungen, die vom Wirkungsgrad besser sind als andere. Bei zweistufigen Planetengetrieben gilt das zum Beispiel für eine Übersetzung von i=20. Weil diese einen höheren Wirkungsgrad erreicht als eine zweistufige Übersetzung i=100.
4. Bei mehrstufigen Getrieben kombiniert man in der Regel einstufige Übersetzungen von 3 bis 10. Das heißt, dass bei einem zweistufigen Getriebe i=9 (3*3) bis i=100 (10*10) problemlos möglich sind.
5. Interessant und praktisch ist hier außerdem, dass man viele Einzelübersetzungen in einem mehrstufigen Getriebe kombinieren kann. So hat man maximale Flexibilität bei der Übersetzung von Drehmomenten oder Drehzahlen.
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Wie ist der Wirkungsgrad?

Je mehr Stufen ein Getriebe hat, desto kleiner ist sein Wirkungsgrad. Um hier gegenzusteuern, achtet man darauf, dass die Verlustleistung der Antriebsstufe gering ist. Das geht zum Beispiel, indem man Reibungsverluste der Getriebeabdichtung reduziert. Alternativ kann man die Antriebsstufe auch geometrisch kleiner ausführen. Denn das vermindert die Massenträgheit und es verleiht dem Getriebe mehr Dynamik. Generell gilt aber trotzdem: Einstufige Planetengetriebe haben den besten Wirkungsgrad.

Sonderfall Winkelgetriebe

Mehrstufige Getriebe entstehen auch, wenn man verschiedene Arten der Verzahnung kombiniert. Das ist zum Beispiel bei Winkelgetrieben der Fall. Denn bei ihnen arbeiten in der Regel ein Kegelradgetriebe und ein Planetengetriebe zusammen.

Die Vorteile eines mehrstufigen Getriebes:

• Sie überzeugen durch eine hohe Übersetzungsvielfalt.
• Sie können durchgängig koaxial gebaut werden.
• Sie sind kompakt aber meistern trotzdem hohen Übersetzungen.
• Die Kombination verschiedener Getriebearten ist einfach machbar.
• So entstehen viele Einsatzmöglichkeiten.

Die Nachteile durch ein mehrstufiges Getriebe (im Vergleich zu einstufigen Getrieben):

• Der Aufbau ist relativ komplex.
• Mit zunehmenden Stufen wird der Wirkungsgrad geringer.