Eine Passverzahnung ist eine hochpräzise, meist spielfreie Welle-Nabenverbindung, die durch die formschlüssige Verbindung von Zähnen eines Außenprofils in formgleiche Lücken eines Innenprofils entsteht.

Ihr größter Vorteil ist die Kombination aus hoher Kraftübertragung, maximaler Präzision und dennoch einfacher Montage. Sie ist eine Premium-Lösung für anspruchsvolle mechanische Anwendungen für die Übertragung eines Drehmomentes innerhalb einer Achse.

Eine Passverzahnung hat eine mit Maß zu prüfende Grenze und eine attributiv zu prüfende Grenze. Die maßliche Grenze wird als actual Grenze bezeichnet und die attributive Grenze wird als effective Grenze beschrieben. Effective bedeutet, größte bzw. kleinste zulässige Hüllverzahnung. Eine Nabe darf effective nicht zu klein sein und actual nicht zu groß. Eine Welle darf effective nicht zu groß sein und actual nicht zu klein.

Für die Grenze effective werden vollverzahnte Gutlehren verwendet, für die actual Grenze werden sektorverzahnte Ausschusslehren verwendet. Oder anstelle der Ausschusslehren kann auch ein Maß gemessen werden.

Die am Werkstück hergestellte Laufverzahnung wird mit einem Lehrzahnrad, Meisterrad in einer entsprechenden Prüfvorrichtung abgewälzt.

Das Meisterrad sollte bei einem Lehrenhersteller mit möglichst kleinen, am besten null Fehlern oder Abweichungen zur Idealform hergestellt sein. Wälzprüfungen werden in Einflanken- und Zweiflankenwälzprüfung unterschieden. Siehe dementsprechend die Antwort zur Beschreibung EWP und ZWP.

Evolvente ist lateinischen Ursprungs.

Nach Beschreibung in der Passverzahnungsnorm DIN 5480:

Im Gegensatz zur Prüfung mit anderen Lehren, ist bei Verzahnungslehren eine Prüfkraft zulässig und notwendig. Das Eigengewicht der Lehren allein ist oft nicht ausreichend. Diese Prüfkraft sollte aber 15 daN nicht überschreiten. (Text aus DIN 5480 / daN entspricht im Zahlenwert der Masse kg)

Nach Beschreibung in der Passverzahnungsnorm DIN ISO 4156:

Composite spline gauges shall be used without excessive force to prevent damage or distortion to the component or gauge. (Text aus ISO 4156)

Laufverzahnung: Die Hauptaufgabe einer Laufverzahnung ist, eine passende Drehzahl oder (und) ein dazu passendes Drehmoment zu erreichen. Die Übertragung erfolgt dabei von einer auf eine zweite Achse.

Passverzahnung: Hier liegt die Hauptaufgabe in der Verbindung einer Welle mit einer Nabe und ein Drehmoment soll innerhalb derer gemeinsamen Achse übertragen werden.

Eine Verzahnung besteht aus gleichmäßig über einem Umfang verteilten Zähnen und dazwischenliegenden Lücken. Die Zähne haben dabei eine rechte und eine linke Flanke über deren Zahnhöhe sich eine Evolvente als Form der Flanke erkennen lässt.

Eine Laufverzahnung überträgt ein Drehmoment von einer auf eine zweite Achse. Die Achsen können, wie in den häufigsten Fällen anzutreffen, parallel nebeneinander liegen, können aber auch in einem Winkel zueinander stehen wie zum Beispiel bei einem Differentialgetriebe. Oder auch Schneckengetriebe wo die zwei Achsen im Winkel zueinander und räumlich versetzt anzutreffen sind.

Eine Passverzahnung überträgt ein Drehmoment innerhalb einer Achse. Welle und Nabe werden ineinander montiert und das Drehmoment und die Drehzahl bleiben gleich.

Eine Passverzahnung ist eine formschlüssige Welle – Nabe Verbindung welche ein Drehmoment innerhalb einer gemeinsamen Achse überträgt.

Eine Kupplung ist ein Maschinenelement welches eine kurzfristige trennbare Verbindung zwischen zwei rotierenden Bauteilen ermöglicht. Typische Anwendung findet dies in der Verbindung zwischen Motor und Getriebe. Das Getriebe muss kurzfristig vom Drehmoment des Motors entkoppelt werden, um in eine andere Getriebestufe schalten zu können.

Hierfür muss der allgemeine Begriff Verzahnungen in die einzelnen Maschinenelemente Laufverzahnung und Passverzahnung unterteilt werden.

Laufverzahnung: Mit der Form der Evolvente können zwei Zahnrädersehr sehr gleichmäßig ineinander eingreifen. Das bedeutet, dass sie durch dieses mehr oder weniger sanfte ineinandergreifen, nur relativ wenig Geräusche erzeugen. Geräuschentwicklung ist ein für die Qualität von Zahnrädern sehr wichtiger Punkt. Deswegen gibt es auch für die Geräuschoptimierung noch über die Form der Evolvente hinaus einiges an Modifikationen. Hiermit kann die Geräuschentwicklung beim Abwälzen der Verzahnungen ineinander noch zusätzlich verbessert werden. Die Basis ist mit der Evolvente jedoch sehr gut gewählt.

Passverzahnung: Nur die Evolvente kann eine Flächenberührung beim Aufeinandertreffen der Flanken der Außenverzahnung mit den Flanken der Innenverzahnung erzielen. Nur sie ist Rundsymmetrisch.

Die Evolvente ist die einzige Form welche sich nicht verändert, wenn sie im Kreis gedreht wird. Dies resultiert daraus, dass der Mittelpunkt der Evolvente die Mitte des Grundkreisdurchmessers ist, aus welchem heraus die Evolvente entsteht.

Sofern sich alles um diesen Mittelpunkt dreht, verändert sich die Form der Evolvente nicht. Daraus ergibt sich die Möglichkeit einer Flächenberührung, wenn die Flanke einer Außenverzahnung auf die Flanke einer Innenverzahnung trifft. Es gibt keine wirkliche alternative Lösung hierzu.

Ein zylindrischer Grundkörper an dessen äußerem oder innerem Umfang sich Zähne mit Lücken zwischen den Zähnen, in gleichmäßiger Aufteilung befinden.

Übertragen eines Drehmomentes und erzielen eines optimalen Verhältnisses von Drehzahl zu Drehmoment.

Stirnräder übertragen ein Drehmoment von einer Achse auf eine zweite meist parallel danebenliegende Achse.

Kegelräder übertragen ein Drehmoment auf eine zweite Achse, welche in einem bestimmten Winkel zueinander angeordnet sind. Meist sind dies 90°.

Im Prinzip können Verzahnungen in 4 Grundsätzliche Typen eingeteilt werden:

• Laufverzahnungen – Übertragung eines Drehmomentes von einer auf eine zweite Achse
• Passverzahnungen – Übertragung eines Drehmomentes innerhalb einer Achse
• Planverzahnungen – Übertragung eines Drehmomentes über die Planfläche innerhalb einer Achse
• Sonstige Verzahnungen – Übertragung eines Drehmomentes von einer auf eine zweite Achse mithilfe eines zusätzlich erforderlichen Elements wie z. B. Zahnriemen oder Gliederketten

Ein Teilkreisdurchmesser ist ein nicht real vorhandener Durchmesser. Er ist ein reines Rechenergebnis aus der Formel Zähnezahl x Modul im Stirnschnitt. (daher bekommt er auch keine Toleranz)

Die Aufgabe des Teilkreisdurchmesser ist es, eine Ebene anzubieten an welcher weitere Verzahnungsgrößen definiert werden. So zum Beispiel:

• Zahndicke in Höhe des Teilkreisdurchmessers
• Lückenweite in Höhe des Teilkreisdurchmessers
• Eingriffswinkel am Teilkreisdurchmesser
• Schrägungswinkel am Teilkreisdurchmesser

Diese und evtl. noch weitere Größen sind nicht am Kopfkreis- oder Fußkreisdurchmesser angegeben, sondern am Teilkreisdurchmesser. Bei Verzahnungen ohne Profilverschiebung, liegt er etwa in der Mitte der Zahnhöhe. Je nachdem wie groß und in welche Richtung eine Profilverschiebung stattfindet, befindet er sich manchmal auch in der Nähe des größten bzw. des kleinsten Durchmessers der Verzahnung.

Hiermit kann umgangssprachlich die Evolvente an einer Flanke, entweder die rechte oder die linke Flanke, beschrieben werden. Hat die Flanke eine Abweichung oder einen Fehler zur ideal gewünschten Form, würde von einer Profilabweichung die Rede sein.

In der Verzahnungswelt heißt es tatsächlich „der Modul“ und die Betonung liegt auf dem 'o'

Spricht man von „das Modul“ und betont dabei das „u“, beschreibt man eine technische Baueinheit oder einfach den x-ten Teil eines Sprachkurses oder ähnliches.

Der Modul ist eine Verhältniszahl, eine Konstante. Er beschreibt das Verhältnis des Teilkreisdurchmessers zur Zähnezahl. Damit ist die Einheit für Modul auch mm.

Mithilfe des Moduls können nun einfach weitere Verzahnungsgrößen bestimmt oder auch definiert werden. Beispiele:

• Zahnhöhe einer Laufverzahnung ist ungefähr 2 x Modul
• Zahnhöhe einer Passverzahnung ist ungefähr 1 x Modul
• Kopfspiel eines Zahnrads sollte etwa 0,25 x Modul sein
• Teilung ist Zähnezahl x Modul (z x m)

Zwei Zahnräder welche zusammen ineinandergreifend arbeiten sollen, müssen denselben Modul haben. Und viele andere Größen können mit einem Vielfachen des Moduls als Größe angegeben werden.

Die Übersetzung ergibt sich aus dem Zusammentreffen von verschiedenen Zähnezahlen von zwei ineinandergreifenden Zahnrädern. Hat z. B. ein Zahnrad 60 Zähne und ein mit diesem in Eingriff laufenden Ritzel hat Zähnezahl 20, wird sich das Ritzel nach einer Umdrehung des Zahnrades, bereits 3-mal gedreht haben. Also in diesem Fall eine Übersetzung von 3:1.

Als Formel ausgedrückt: Übersetzungsverhältnis i = z1 / z2.

Riemenantriebe oder auch Kettenantriebe werden verwendet um größere Achsabstände überbrücken zu können. Sofern es der erforderliche Achsabstand noch zulässt, kann ein direkter Kontakt zwischen zwei Zahnräder hergestellt werden. Ein Zahnriemen oder auch eine Kette wäre ein drittes erforderliches Maschinenelement welches auch eine zusätzliche Schwachstelle in sich verbirgt.

Ein Schneckengetriebe ist z. B. selbsthemmend da es nicht möglich ist mit einem von der Abtriebsseite eingeleitetem Drehmoment die Antriebsseite zu bewegen.

Unter der Prozessfähigkeit versteht man, wie gut ein Prozess bzw. dessen Ergebnis mit der Anforderung zu einer bestimmten Toleranz übereinstimmt.

R&R steht für Repeatability and Reproduceability.

Es ist eine statistische Analyse zur Bewertung der Zuverlässigkeit eines Messsystems. Mit einem Gage R&R Test soll die Fähigkeit des Messmittels nachgewiesen werden.

Hierfür werden z. B. 10 Teile von drei verschiedenen Prüfern in drei Durchgängen geprüft und ausgewertet. Schwachpunkt dieser Prüfung ist ein schon auftretender Verschleiß während der Testprüfung an den zu prüfenden Werkstücken, durch entstehenden Verschleiß an den Antastpunkten, während einer taktilen Messung. Dies führt zu Maßänderungen, welche nichts mit der Messmittelfähigkeit des Messgerätes zu tun haben.

Rundheit ist eine Formabweichung.

Rundlauf ist eine Lageabweichung zu einem bestimmten Bezug welcher bekannt sein muss.

Einfach ausgedrückt beschreibt ein Eingriffswinkel wirklich den Winkel in welchem zwei Zahnräder ineinander eingreifen. Nur wenn zwei Zahnräder denselben Eingriffswinkel besitzen, sind sie in der Lage zusammen, ineinander abzuwälzen.

Der Winkel zwischen einer tangentialen Verbindungslinie der beiden Grundkreisdurchmessern (Zahnrad – Ritzel) und einer horizontalen Linie wobei der sich ergebende Öffnungswinkel nach links und rechts derselbe sein muss. Bei Laufverzahnungen ist dieser nach Bezugsprofil mit 20° genormt. Für Passverzahnungen werden je nach Anforderung 30°, 37,5° oder 45° in verschiedenen Normen verwendet.

Ein Gegenlehrdorn versucht eine Abnutzung in einem Gutlehrring festzustellen. Dies ist jedoch aufgrund einer nicht gleichmäßig auftretenden Abnutzung nicht wirklich möglich. Aus Beobachtungen und vielen Erfahrungsmessungen mit einer Verzahnungsmessmaschine ist es bekannt, dass ein Verschleiß nicht über die ganze Lückentiefe und nicht über die ganze Verzahnungsbreite auftritt. Da ein Gegenlehrdorn mit der vollen Zähnezahl über die gesamte Lehrenbreite und bis fast zum Formkreisdurchmesser des Gutlehrringes zur Anlage kommt, ist es ihm nicht möglich einen stellenweisen möglicherweise sogar sehr stark auftretenden Verschleiß zu erkennen. Der Gutlehrring würde immer noch an den engsten „Neuzustand“ Positionen auf dem Gegenlehrdorn zum Stehen kommen. Seiner Aufgabe einen Verschleiß zu erkennen kann er nicht nachkommen.

Empfehlenswert ist ein zweiter Gutlehrring welcher zum Einsatz gebracht werden kann während der erste Gutlehrring im Messraum mit einer Maßkontrolle und anschließend mit einer Messmaschine geprüft wird.

Hinweis: Ein Gegenlehrdorn verursacht selbst Neuanschaffungskosten und unterliegt auch zusätzlich einer Prüfmittelüberwachung. Der Gegenlehrdorn hat wiederum auch eine Verschleißtoleranz.

Nein. Gutlehrringe mit Gegenlehrdorn als Prüfmethode hergestellt, sind geschätzt um etwa 0,005 – 0,010 mm größer im Vergleich zu Gutlehrringen welche als Maßprüfung mit der Messmethode Maß zwischen Rollen gemessen hergestellt werden.

Gutlehrringe mit Gegenlehrdorn hergestellt, sind um die geometrischen Formabweichungen des Gegenlehrdornes und der Überlagerung zu den geometrischen Formabweichungen des Gutlehrringes selbst, größer.

Er beschreibt bis zu welchem Durchmesser eine Profilform, meist Evolventenform, als richtiges Profil nachweisbar vorhanden sein muss. Er kann mit Verzahnungsmessmaschinen geprüft werden und wird in einem Prüfprotokoll mit angegeben.

Bei Laufverzahnungen wird in einer Sammelfehlerprüfung wie zum Beispiel einer Zweiflankenwälzprüfung ein Meisterrad so konstruiert, dass es bis zum Formkreisdurchmesser abwälzt. Bei Passverzahnungen befindet sich der Kopfkreisdurchmesser des Gutlehrringes bzw. der Kopfkreisdurchmesser des Gutlehrdornes in Höhe des Formkreisdurchmessers.

Wie es der Name schon angibt, wird die Evolventenform von einem Gegenstück bis zu dem Fußnutzkreisdurchmesser benutzt. Bei einer Außenverzahnung liegt dieser etwas oberhalb des Formkreisdurchmessers.

So entsteht ein Stück Evolventenform zwischen dem Formkreis- und dem Fußnutzkreisdurchmesser als Reserve. Greift ein Gegenzahn aufgrund von zum Beispiel Rundheits- oder auch Rundlaufabweichungen etwas tiefer ein als theoretisch berechnet wurde, befindet es sich damit immer noch auf der Evolvente und greift nicht gleich deswegen schon in möglicherweise den Fußeckenradius ein.