Bei einem Zahnrad denken die meisten an ein Zahnrad aus Stahl. Klar, solche Zahnräder sind am präsentesten, z.B. in einem PKW-Getriebe.
Haben Sie schon einmal in der Bildersuche von Google nach „Zahnrad“ gesucht? – Die Mehrheit der angezeigten Treffer sind Metallzahnräder.
Symbolik
Verwunderlich ist das nicht. Das Zahnrad wird häufig als Symbol eingesetzt. In Apps wird das Zahnrad-Symbol in der Regel für die Einstellungen verwendet. Damit kann man etwas Verändern, etwas Bewegen.
Gehen wir etwas weiter in die Vergangenheit, finden wir das Zahnrad als Symbol für die Industrialisierung: die Schwerindustrie, die Eisenbahn, den Maschinenbau und den Automobilbau. Da wurden definitiv Zahnräder aus Stahl und anderen Metallen verwendet.
Wozu Kunststoffzahnräder?
Kunststoffzahnräder verrichten Ihre Arbeit eher im Verborgenen. Wenn Sie sich in Ihr Auto setzen, sind Sie von Kunststoffverzahnungen umgeben: Fensterheber, Schiebdach, Scheibenwischer, Sitzverstellung,…
Das alles bewegt sich nur, weil ein kleiner Elektromotor ein Getriebe mit Kunststoffzahnrädern in Drehung versetzt. Warum werden hier keine Stahlzahnräder verwendet? Kunststoffzahnräder haben gegenüber Stahlzahnrädern einige Vorteile. Sie sind:
- Klein,
- Leicht,
- Leise,
- Kostengünstig.
Natürlich gibt es auch Nachteile. Der größte Nachteil ist, dass Kunststoffzahnräder deutlich geringere Kräfte übertragen können als Stahlzahnräder. Das liegt in der Natur der Materialien.
Kunststoff ist jedoch nicht Kunststoff. Es gibt heutzutage eine große Bandbreite an Kunststoffen. Der Vorteil des Kunststoffs ist, dass seine Eigenschaften anpassbar sind. Additive und Füllstoffe können z.B. mechanische und thermische Eigenschaften verbessern. Mittlerweile haben sich Kunststoffverzahnungen in höhere Leistungsklassen vorgearbeitet. Die neuesten Generationen von E-Bike-Getrieben verwendet eine Kombination aus Stahl- und Kunststoffzahnrädern (Bosch Performance Line CX Gen. 5, DJI Avinox). Auch hier spielen sie ihre Vorteile aus, vor allem wegen ihres geringeren Gewichtes und dem leiseren Lauf.
Bei den o.g. E-Bike Getrieben werden Drehmomente von bis zu 120 Nm und Leistung bis zu 850 Watt übertragen. Darüber können Stahlzahnräder nur lachen. Kunststoff- und Stahlverzahnungen haben eine friedliche Koexistenz. Beide haben unterschiedliche Stärken und damit unterschiedliche Einsatzgebiete.
E-Mobiliät
Die E-Mobilität bringt es mit sich, dass der Bedarf an Stahlzahnrädern zurückgeht bezogen auf die Menge. Die Anzahl der Zahnräder in einem PKW-Getriebe mit E-Motor (Bild s.u.) ist deutlich im Vergleich zu einem Getriebe in Kombination mit einem Verbrennungsmotor (Bild s.o.).
Die Anzahl geht zurück, die Anforderungen steigen jedoch. Der Verbrennungsmotor bot bisher eine Geräuschkulisse, die viele andere Geräusche überdeckt hat. In E-Autos fällt diese Grundgeräusch weg. Se sind deutlich leiser. Dadurch fällt jedes kleine Geräusch auf. Die Forderung nach leiseren Getrieben steht im Raum. Dies trifft Stahl- und Kunststoffverzahnungen in gleichem Maße. Zur Zeit gibt es viele Ansätze, um dieser Forderung gerecht zu werden.
Wie oben schon erwähnt ist der leise Lauf einer der Vorteile von Kunststoffverzahnungen. Aufgrund der Elastizität des Materials liegt ein besseres Dämpfungsverhalten vor.
