Ein ausführlicher Leitfaden für Getriebemotoren

Von Planetengetrieben bis Schneckengetrieben: In diesem Ratgeber erfahren alles über die Funktionsweise und die Anwendungen von Gleichstrommotoren mit Getriebe.

Was ist ein Getriebemotor?

Der Getriebemotor geht auf den deutschen Unternehmer und Konstrukteur Albert Obermoser zurück, der 1928 den sogenannten „Vorlegemotor" patentieren ließ, dessen Grundmodell ein Elektromotor in Kombination mit einem einfachen Untersetzungsgetriebe war. Weiteres über Gleichstrommotoren erfahren Sie in unserem Ratgeber dazu.

Das Untersetzungsgetriebe ist nichts anderes als ein mechanisches System, das die Leistung auf eine Welle überträgt und sie je nach Bedarf moduliert. Es besteht aus einem Getriebe, d. h. einem Gehäuse, in dem Getriebestufen, eine Reihe von Zahnradpaaren, untergebracht sind, die die Drehzahl der Antriebswelle (Übertragungswelle) reduzieren.

Dieses einfache Bauprinzip wurde im Laufe der Jahre mehrfach weiterentwickelt, so dass verschiedene Typen von Getriebemotoren entstanden, die jeweils für einen bestimmten Zweck geeignet sind. Getriebemotoren sind praktisch in allen Bereichen gegenwärtig, in denen Maschinen zum Einsatz kommen, ob mechanisch oder hydraulisch, da sie äußerst einfach zu konstruieren und leicht anzupassen sind.

Sie finden sich sowohl in kleinen Geräten wie einer Bohrmaschine, einer Waschmaschine oder einer mechanischen Uhr als auch in großen oder sehr großen Maschinen wie Kränen und Aufzügen.

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Wie funktioniert ein Getriebemotor?

Getriebemotoren können je nach Art des Geräts oder der Maschine, in die sie eingebaut sind, auf unterschiedliche Weise arbeiten. Zwischen Gleichstrom-Getriebemotoren und Wechselstrom-Getriebemotoren gibt es im grundsätzlichen Betrieb nur geringfügige Unterschiede.

Gleichstrom-Getriebemotoren (mit Gleichstrom betrieben) sind in der Lage, elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln, indem sie die Drehzahl des Motors über die variable Spannungsversorgung verändern.
Wechselstrom-Getriebemotoren (mit Wechselstrom betrieben) bestehen aus einem beliebigen Untersetzungsgetriebe in Verbindung mit einem mit Wechselstrom betriebenen Motor, der in der Lage ist, elektrische Energie zu erzeugen, die zur Verringerung der Drehgeschwindigkeit des Motors und zur Erhöhung der Leistung des Geräts bzw. der Maschine dient.

In jedem Fall handelt es sich um Varianten der grundlegenden Funktionsweise des klassischen Getriebemotors.

Wie bereits erwähnt, besteht das Ziel darin, die vom Motor abgegebene Drehzahl zu verringern und dementsprechend das Drehmoment zu erhöhen. Das bedeutet, dass sich bei einer Halbierung der Drehzahl in einem Getriebemotor die Drehmomentleistung verdoppelt. Dies ermöglicht, dass auch kleine Geräte wie Küchenmaschine, Akkuschraubendreher und kleine Bohrmaschinen trotz auch bei geringer Größe eine hohe Leistung erbringen.

An einem Ende des Geräts ist entweder ein elektrischer oder hydraulischer Motor angebracht. Die erzeugte Energie wird auf eine Welle am anderen Ende übertragen, die diese Energie in ein Antriebsmoment mit niedriger Drehzahl umwandelt.

Dieser Prozess ist in der Lage, enorme Energien und Kräfte zu erzeugen, die selbst sehr große Transportmittel wie Schiffe bzw. deren Ruder oder Bagger für den Tunnelbau antreiben können. Aufgrund der auftretenden Kräfte müssen die für den Bau eines Getriebemotors verwendeten Materialien natürlich extrem widerstandsfähig sein.

Welche Typen von Getriebemotoren gibt es?

für alle Arten von Arbeiten eingesetzt werden. Das ursprüngliche Motor-Getriebeaggregat von Albert Obermoser wurde im Laufe der Jahre modifiziert und verbessert, was zu einer Vielzahl von Variationen von Getriebemotoren führte, die wir im Folgenden erläutern.

Der wichtigste Unterschied zwischen den beiden Arten von Motoren steckt schon im Namen: Der eine hat Bürsten, der andere nicht.

Bürstenbehaftete Getriebemotoren

Die bürstenbehafteten Getriebemotoren haben, wie der Name schon verrät, Bürsten. Diese Bürsten werden verwendet, um Strom durch die Kontakte des Kommutators an die Motorwicklungen zu liefern. Sie werden häufig für Geräte mit einfacheren Kontrollsystemen verwendet. Sie können auch direkt an eine Gleichstromquelle angeschlossen werden und benötigen keinen Encoder oder Antrieb, was die Verdrahtung vereinfacht und gleichzeitig kostengünstig ist.

Der Nachteil ist, dass sie elektrisch verrauscht sind, d. h. die Schaltaktion der Kommutatoren erzeugt elektrische und elektromagnetische Störungen. Darüber hinaus nutzen sich Bürsten und Kommutatoren aufgrund des ständigen physischen Kontakts mit der Welle mit der Zeit ab.

Bürstenlose Getriebemotoren

Bei den Getriebemotoren ohne Bürsten wird das elektrische Feld über einen Verstärker umgeschaltet, der durch eine Kommutierungsvorrichtung aktiviert wird, d. h. das Feld wird mit Hilfe eines Verstärkers umgewandelt. Sie werden insbesondere in Kompressoren, Ventilatoren oder Pumpen eingesetzt.

Wartung dieser Motoren ist viel einfacher, da sie keine Komponenten (Bürsten und Kommutatoren) haben, die unter Verschleiß leiden, was den höheren Anschaffungspreis ausgleicht.

Abgesehen von dieser vorläufigen Unterteilung werden die gängigsten Getriebemotoren im Allgemeinen in drei Kategorien oder Typen unterteilt:

Schneckengetriebemotoren

Schneckengetriebemotoren sind die am häufigsten verwendeten Getriebemotoren, vor allem in Industriezweigen, in denen hohe Leistungen und sehr lange und intensive Arbeitsgänge gefragt sind.

Anbetracht der großen Leistung, die diese Motoren erbringen, sind die niedrige Geräuschentwicklung und die damit verbundene Laufruhe ihre herausragendsten Merkmale. Daher kommen sie häufig in öffentlichen Räumen zum Einsatz, wie z. B. Theater, Flughäfen usw.

Durch die kompakte Bauweise benötigen sie nur wenig Platz. Darüber hinaus absorbieren Sie Erschütterungsenergie gut genug, dass sich Motoren mit Schneckengetriebe auch für den Einsatz in beweglichen Maschinen eignen.

Aufbau und Funktionsweise

Im Inneren eines Schneckengetriebemotors befindet sich ein zylindrisches Zahnrad, dessen Zähne gerade oder auch schräg sein können. Bei dieser Art von Getriebemotor greift das angetriebene Element in die sogenannte Schnecke ein. Der gesamte Vorgang ist dabei sehr leise. Ein weiterer Vorteil ist, dass diese Art von Motoren in der Lage ist, äußerst schnell zu stoppen, weshalb sie oft in Aufzügen zum Einsatz kommt.

Schneckengetriebemotoren werden in drei Unterkategorien unterteilt, die je nach Art der Arbeit, die sie verrichten müssen, dem Platzbedarf und der Zahl der möglichen Abtriebswellen eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten bieten:

Reihen- oder Koaxialgetriebe: Die Abtriebswelle befindet sich auf gleicher Höhe wie die Antriebswelle des Motors, also in einer Reihe.
Parallelwellen-Zahnradgetriebe: Sowohl die Antriebs- als auch die Abtriebswelle sind parallel zueinander angeordnet, was den Einsatz mehrerer Abtriebswellen in komplexen Maschinen ermöglicht.
Winkelgetriebe: Antrieb und Abtrieb sind in einem Winkel von 90 Grad angeordnet. Sie sind vergleichbar mit beiden obigen Gattungen, jedoch deutlich kleiner.

Planetengetriebemotoren

Eine weitere Art sind die Motoren mit Umlaufrädergetriebe, auch Planetengetriebe genannt. Hierbei handelt es sich im Grunde genommen um Getriebemotoren mit Zahnrädern; sie bieten jedoch einige weitere Besonderheiten, die wir Ihnen im Folgenden näher erläutern.

Dieser besondere Getriebemotortyp wurde als spezifische Lösung für selbstfahrende Maschinen entwickelt und hat seit den 1980er Jahren aufgrund seiner Fähigkeit, sehr hohe Kräfte zu übertragen, an Bedeutung gewonnen.

Auch hier kann man zwischen zwei verschiedenen Typen von Planetengetriebemotoren unterscheiden:

Planetengetriebemotor mit festgestelltem Sonnenrad: Besonders geeignet für den Einsatz in industriellen Bereichen. Bei dieser Art von Getriebemotor treibt die Antriebswelle drei Planetenräder an, die sich, sobald sie aktiviert werden, um das zentrale Sonnenrad zu drehen beginnen. Er ist mit Planetenräder ausgestattet, die auf einem Planetenradträger montiert sind und sich mit einer geringeren Geschwindigkeit drehen als die ursprünglich von der Antriebswelle abgegebene Geschwindigkeit. Auf diese Weise dreht sich auch die Abtriebswelle mit geringerer Geschwindigkeit.
Planetengetriebemotor mit drehendem Sonnenrad: Weit verbreitet für Maschinen und Fahrzeuge, die auf Rädern oder Raupen fahren. Ihr Aufbau ähnelt dem der ersten Variante sehr stark; sie unterscheiden sich nur durch die Art des Sonnenrads. Dieses wird von den Planetenräder und der Planetenradträger gedreht.

Diese Bauart ist aufgrund ihrer Duktilität und Effizienz am weitesten verbreitet und eignet sich daher sowohl für den Bau von Industrieanlagen, die lange und intensive Arbeitseinsätze aushalten müssen, als auch für Fahrzeuge, da sie ein relativ geringes Volumen und eine gute Absorption von Stößen und Erschütterungen aufweist.

Planetengetriebemotoren bieten eine im Vergleich zu vielen anderen Antriebsarten für die gleiche Leistung preiswertere, kleinere und leichtere Lösung, weshalb es wenig wundert, dass sie so weit verbreitet sind.

Fazit

In der modernen Wirtschaft, sowohl in kleinen und mittelständischen als auch großen Unternehmen sind Getriebemotoren mittlerweile unverzichtbar. Ohne sie wäre Massenproduktion in so gut wie allen Industrien schlichtweg nicht denkbar oder zumindest nicht in dem heutigen Maße und der Geschwindigkeit. Dazu gehören der Betrieb von Förderanlagen sowie der Transport von schweren Lasten und Gütern. In der Automobilindustrie sind sie bei jedem Schritt der Produktion eines modernen Autos von grundlegender Bedeutung: Von der Herstellung der Form für die Karosserie bis zur Endmontage befindet sich in jedem eingesetzten Roboter ein Getriebemotor.

Auch in allen Privathaushalten und öffentlichen Einrichtungen vorfindbaren elektrisch angetriebener Geräte wie Mixer, Küchenmaschinen und Bohrmaschinen sind Getriebemotoren ein integraler Bestandteil.