imported>Boonekamp: Absatz

2026-03-19T13:22:02Z

Absatz

Neue Seite

{{Dieser Artikel|beschreibt das Getriebe. Zu dem Unternehmen siehe [[Harmonic Drive SE]].}}

[[Datei:Harmonic Drive.jpg|mini|Geöffnetes Spannungswellengetriebe: Der elastische äußere Lagerring des Kugellagers und die darüberliegende, sehr dünne, außenverzahnte elastische Hülse werden von der elliptischen Innenscheibe verformt. Es stehen darum nur die Zähne oben links und unten rechts im Eingriff mit der Innenverzahnung des Außenrings.]]

Ein '''Wellgetriebe''' (auch '''Spannungswellengetriebe''', '''Harmonic Drive''', ''harmonic reducer'', '''Gleitkeilgetriebe''' oder nach der englischen Bezeichnung {{lang|en|'''''strain wave gear'''''}}, '''''SWG''''') ist ein [[Getriebe]] mit einem elastischen Übertragungselement, das sich durch hohe [[Übersetzung (Technik)|Übersetzung]] und [[Steifigkeit]] auszeichnet. Das erste Spannungswellengetriebe wurde 1955 von [[Clarence Walton Musser]] entwickelt.<ref name="jacobs">Georg Jacobs (Hrsg.): ''Maschinengestaltung Band II.'' Verlag Mainz, Aachen 2016, ISBN 978-3-86130-749-5, S. 249 f.</ref><ref>{{Patent
| Land = US
| V-Nr = 2906143A
| Typ = Patent
| Titel = Strain wave gearing
| A-Datum = 1955-03-21
| V-Datum = 1959-09-29
| Erfinder = Walton Musser
| Anmelder = United Shoe Machinery Corp.
| Kommentar =
}}</ref> Die ersten Wellgetriebe in Serienproduktion stellte die [[Harmonic Drive SE]] unter dem Produktnamen bzw. der [[Eingetragene Marke|eingetragenen Marke]] ''Harmonic Drive'' her. Aus der Harmonic Drive SE wurde die OVALO GmbH, auch mit Sitz in [[Limburg an der Lahn|Limburg]], gegründet, welche ebenfalls Getriebe nach diesem Prinzip herstellen – zertifiziert nach [[IATF 16949]].

== Aufbau ==
[[Datei:Harmonic drive cross Legend.svg|mini|Schnitt durch ein Spannungswellengetriebe: 
1. Antriebswelle, 2. elliptische Scheibe mit elliptisch verformbarem Spezialkugellager, 3. Flexspline, 4. Außenring mit Innenverzahnung, 5. Abtriebswelle, 6. Gehäuse]]
[[Datei:HarmonicDriveAni.gif|mini|Der innenverzahnte steife blaue Ring ist mit dem Gehäuse fest verbunden. Die rote außenverzahnte flexible Hülse rotiert langsam nach links und ist mit der Abtriebswelle des Getriebes verbunden. (Ein gegebenenfalls vorhandenes Wälzlager am äußeren Umfang der elliptischen grünen Scheibe ist hier nicht dargestellt.)]]

Ein Spannungswellengetriebe besteht aus drei Elementen:
* Der sogenannte ''{{lang|en|Wave Generator}}'': Eine ''elliptische Stahlscheibe'' mit aufgeschrumpftem speziellem [[Wälzlager]], dessen dünne Laufringe ebenfalls verformbar sind, dient als [[Antrieb]] des Getriebes.  Auf den schematischen Zeichnungen rechts ist sie grün gekennzeichnet.
* Eine verformbare zylindrische ''Stahlbüchse'' mit [[Zahnrad#Arten von Zahnrädern|Außenverzahnung]], der sogenannte ''{{lang|en|Flexspline}}''. Die Stahlbüchse dient als [[Antrieb|Abtrieb]] des Gewindes. Rechts ist sie rot gekennzeichnet.
* Ein starrer zylindrischer ''Außenring'' mit [[Zahnrad#Arten von Zahnrädern|Innenverzahnung]], dem ''{{lang|en|Circular Spline}}''. Am unteren und oberen Rand greifen seine Zähne und die des Flexspline ineinander. Rechts ist er blau gezeichnet.

Die Außenverzahnung der Stahlbüchse hat weniger [[Zahnrad|Zähne]] als die Innenverzahnung des Außenrings. Häufig beträgt diese Differenz zwei Zähne. Somit vollführen ''{{lang|en|Flexspline}}'' und ''{{lang|en|Circular Spline}}'' bei jeder Umdrehung eine Relativbewegung um zwei Zähne.<ref name="jacobs" />

== Funktionsweise ==
Die angetriebene elliptische Scheibe verformt die dünnwandige Stahlbüchse über den ebenfalls verformten Außenring des [[Wälzlager|Kugellagers]]. Dadurch greift die Außenverzahnung der Stahlbüchse im Bereich der großen Ellipsenachse in die Innenverzahnung des Außenrings. Hält man den Außenring fest, bleibt bei einer Umdrehung der Antriebsscheibe die Stahlbüchse (der Abtrieb) entsprechend der geringeren Zahl der Zähne gegenüber dem Außenring zurück. Das heißt, der Abtrieb dreht sich entgegengesetzt zum Antrieb und wesentlich langsamer als dieser. Durch die hohen Zähnezahlen der feinen Verzahnungen erhält man sehr große Untersetzungen. Beispielsweise beträgt die Untersetzung bei ''z''i = 200 Zähnen für die Innenverzahnung und ''z''a = 198 für die Stahlbüchse 198:2 = 99, wenn die elliptische Scheibe als Antrieb und die Stahlbüchse als Abtrieb festgelegt sind. Bei 99 Umdrehungen der elliptischen Scheibe dreht sich die verformbare Stahlbüchse einmal. Ca. 30 % der Zähne beteiligen sich an der Kraftübertragung. Zusammen mit dem hohen Untersetzungsverhältnis von 30:1 bis zu 320:1 ist das Wellgetriebe torsionssteif und nach Herstellerangabe langfristig [[Spiel (Technik)|spiel]]<nowiki />frei.<ref name="jacobs" /> Je nach Ausführung ist die [[Positioniergenauigkeit]] besser als 30 Winkelsekunden. Das Getriebe ist kompakt und [[wartung]]sfrei.

== Anwendung ==
Das [[Lunar Roving Vehicle|Mondauto]] des [[Apollo-Programm|Apollo-Raumfahrtprogramms]] wurde von je einem 180-W-Elektromotor pro Rad angetrieben, der mit diesem über ein mit 80:1 untersetztem Spannungswellengetriebe verbunden war.

Wellgetriebe werden für Achsantriebe bei Robotern, Antriebe in [[Flugsimulator]]en, die [[Montierung|Nachführung]] von großen [[Parabolantenne]]n, in Kraftfahrzeugen ([[Dynamiklenkung]], aktive Fahrwerke, aktive Sitzverstellung), in Werkzeugmaschinen, in Antrieben von Druckmaschinen, sowie seit einiger Zeit auch in astronomischen [[Montierung]]en zur Nachführung von Teleskopen eingesetzt. Das Spannungswellengetriebe wird verstärkt in [[Servomotor]]en eingesetzt.

Ein weiteres spielfreies Getriebe zur Übertragung von großen Drehmomenten ist das [[Zykloidgetriebe]] (z. B. von Nabtesco, Mutterfirma der Ovalo GmbH<ref>siehe die Homepage der Fa. Ovalo - [https://www.ovalo.de/unternehmen/ueber-uns ''Über uns'']</ref>). Das Zykloidgetriebe hat einen höheren Wirkungsgrad als das Wellgetriebe (95 Prozent gegenüber 85 Prozent),<ref name="jacobs" /> ist aber aufwendiger in der Fertigung.

== Literatur ==
* Ullrich Höltkemeier: ''Das Prinzip macht's''. In: [[Konstruktionspraxis]] spezial Antriebstechnik, März 2013, Seite 80 ([https://web.archive.org/web/20160806195359/https://harmonicdrive.de/fileadmin/redakteure/Presse/Publikationen/Redaktionelle%20Beitr%C3%A4ge/2013/03_2013_Konstruktionspraxis_Das_Prinzip_macht_s.pdf PDF])

== Weblinks ==
{{Commonscat|Harmonic drives}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4620439-8}}
{{SORTIERUNG:Wellgetriebe}}
[[Kategorie:Getriebe]]
[[Kategorie:Druckmaschinen-Baugruppe]]

Harmonic Drive - Versionsgeschichte

imported>Boonekamp: Absatz