Anders als vielfach behauptet ist das Zahnrad keine Erfindung aus der Industrialisierung, denn tatsächlich wird geschätzt, dass diese Erfindung aus dem 3. Jahrhundert stammt. Einige gehen jedoch davon aus, dass die Erfindung sogar noch älter ist – einen Beleg gibt es aber nicht. Wie die Zahnränder so erfolgreich werden konnten und weshalb der Bedarf an Zahnrändern gestiegen ist, erfahren Sie in diesem Ratgeber.
Ursprung in China – Dies machte Zahnräder so erfolgreich
Der chinesische Konstrukteur Ma Jun hatte Zahnräder verwendet, um sein Kompasswagen zu modernisieren. Das Werkstück hatte ihn dabei geholfen, dass er stets die Orientierung in kriegerischen Auseinandersetzungen behält. Die Konstruktion war simple, aber genial.
Der Richtungsanzeiger wurde erfasst durch die unterschiedlichen Drehungen zweier parallel angeordneten Räder, welche in etwa gleich groß waren. Unterstützt wurde diese Konstruktion über ein Subtraktionsgetriebe, wobei der Zeiger des Wagens selbst in einer Kurvenfahrt stets dieselbe Richtung anzeigte.
Ma Jun hatte diese Erfindung aber nicht für sich beansprucht, sondern stets darauf hingewiesen, dass bereits der chinesische Herrscher Huang Di eine solche Konstruktion besaß. Somit dürfte klar sein, weshalb ältere Zahnräder nicht gefunden wurden – diese haben sich aufgelöst, da alle Konstruktionen dieser Art aus Holz gefertigt waren.
Einsatz in Europa ab dem 9. Jahrhundert
In Europa ist das Zahnrad erst im 9. Jahrhundert eingeführt worden, damals für den Betrieb von Wassermühlen. Erst ab dem 12. Jahrhundert, wurde dieser Mechanismus auch für Windmühlen verwendet. Da das Zahnrad eher als Nebensache betrachtet wurde, gab es auch keine Weiterentwicklungen. Bewegung gab es am Markt erst im Jahr 1674, denn damals hatte der Astronom Ole Romer die Epi-Zykloide als Zahnform empfohlen.
Industrialisierung sorgte für Interesse
Der eigentliche Durchbruch geschah in der Industrialisierung, somit auch in der Form, in welcher wir die Zahnräder kennen. Der Entwickler der Dampfmaschine hatte für den Bedarf an Zahnrädern gesorgt, diese mussten aus Metall gefertigt sein, denn Holz war aufgrund von Hitze und Wartung keine Option.
Nun kam es nach und nach zu neuen Meilensteinen. Im Jahr 1820 hatte Joseph Woollams die Schrägverzahnung und die Pfeilverzahnung erfunden, daraus entwickelte James White etwa 1824 das Differenzialgetriebe. Da der Werkzeugmaschinenbau eine genauere Verzahnung erforderte, gab es im Jahr 1829 die nächste Weiterentwicklung durch Clavet – die Zahnhobelmaschine wurde entworfen.
Schon 1887 wurde von G. Grant die erste Maschine zum Fräsen von gradverzahnten Stirnrädern gebaut, circa 10 Jahre später gab es eine Weiterentwicklung von Hermann Pfauter, welcher daraus eine universelle Maschine zur Fertigung von Schraub- und Schneckenrädern entwickelt hatte. Durch Heinrich Schicht gab es 1922 ein Verfahren zur Herstellung von Kegelrädern, diese wurden in Serie entwickelt.
Zahnräder sind auch heute essenziell
Zahnräder haben nicht an Bedeutung verloren, sondern sind weiterhin gefragt, denn sie werden in Getrieben oder in diversen Werkzeugen (Bohrmaschinen) eingesetzt. Zwei oder mehr miteinander gepaarte Zahnräder bilden ein Zahnradgetriebe. Dies wiederum wird für die Übertragung zwischen zwei Drehungen oder einer Drehung gebraucht, zumeist für eine lineare Bewegung. Zahnstangengetriebe sind eine weitere Form und wandeln Drehbewegung aus einem Motor oder aus einem Getriebe in eine lineare Bewegung um.
Zahnräder erfüllen demnach heute die Aufgabe, das Drehmoment und Drehzahl zu übertragen. Die Kombination aus unterschiedlich großen Zahnrädern kann Drehmomente und Drehzahlen verändern. Entsprechend hoch ist auch die Nachfrage an Verzahnungsmaschinen, womit diese Werkstücke hergestellt werden können.
