Was bedeutet Getriebespiel? Warum kann es keinen Nullwert haben?

Das Getriebespiel, manchmal auch Leerlauf oder Totgang genannt, ist der Spalt oder Zwischenraum zwischen zwei miteinander kombinierten Bauteilen. Hier ist damit der Zwischenraum zwischen den ineinandergreifenden Zahnradzähnen gemeint. Das unverzichtbare Getriebespiel sorgt für einen reibungslosen Zahnradeingriff und bietet ausreichend Platz für das Schmierfett und die Wärmeausdehnung. Das Getriebespiel verhindert eine Überhitzung und eine Beschädigung der Zähne, sodass ein gleichmäßiger Betrieb des Zahnradsatzes oder der Getriebe gewährleistet ist. Ein Zahnradsatz oder Getriebe lässt sich mittels Getriebespiel besser montieren und warten, und auch die Nutzungsdauer verlängert sich. Zudem fängt dieser wichtige Spalt maschinelle Bearbeitungsfehler seitens des Getriebes auf und verhindert eine Verformung des Getriebes unter Belastung.
 

Tatsächlich akkumuliert sich aufgrund der Hin- und Herbewegungen eines Getriebes oder Reduktionsgetriebes der Getriebespieleffekt, je länger die Laufstrecke ist. Ein derartiger mechanischer Totgang führt zu einem deutlichen Leerlauf zwischen den Antriebs- und Abtriebswellen des Reduktionsgetriebes, sodass sich eine präzise Positionierung in einigen Anwendungen schwer erzielen lässt, z. B. bei Präzisionsinstrumenten für Untersuchungen, Maschinenwerkzeugen, Robotern und anderen Geräten. Für diese Anwendungen, die eine spezielle Genauigkeit erfordern, ist es notwendig, die Präzision im Getriebedesign, in der maschinellen Bearbeitung und in der Montage zu verbessern, oder man setzt Sondertypen von nicht herkömmlichen Reduktionsgetrieben für den Zahnradantrieb ein. Derartige Reduktionsgetriebe können ein sehr niedriges oder nullwertiges Getriebespiel erzielen und eignen sich für Anwendungen, in denen Leistung höher bewertet wird als die Kosten.
 

Das Getriebespiel wird üblicherweise in Winkelminuten (arcmin) oder Winkelsekunden (arcsec) gemessen. 1 Winkelminute = 1/60 eines Winkelgrades = 0,0167 Grad. Bei beispielsweise einem Planetengetriebe lässt sich das Getriebespiel in ≦ 1 arcmin, ≦ 3 arcmin, ≦ 5 arcmin, ≦ 7 arcmin unterteilen. Es gibt keinen internationalen Standard, der als Testmethode für das Getriebespiel eines Getriebes oder eines Reduktionsgetriebes berücksichtigt werden muss. Das Getriebespiel ist eines der wichtigen Indexdaten, um die Leistung von Getrieben oder Reduktionsgetrieben zu messen. Je geringer das Getriebespiel ist, desto höher ist die Präzision und auch der relative Preis. Daher sorgt die Steuerung und Reduzierung des Getriebespiels von Getrieben oder Reduktionsgetrieben für viel Kopfzerbrechen unter den Herstellern.
 

Zusammengefasst ist das Getriebespiel der Spalt zwischen den Zahnradzähnen in einem Getriebe. Die Auswirkung des Getriebespiels ist eigentlich begrenzt und kann auf andere Weise ausgeglichen werden. Für Anwendungen, die eine Positioniersteuerung der höchsten Präzision erfordern, z. B. mehrachsige Roboter, wird ein Spannungswellengetriebe empfohlen. Lässt die Anwendung ein wenig Getriebespiel zu, kann ein Planetengetriebe verwendet werden. Natürlich ist ein Mehr an Präzision auch teurer. Tatsächlich sind Planetengetriebe mit ausgezeichneter Leistung in der Lage, das Getriebespiel auf unter 1 Winkelminute zu reduzieren. Dies ist die Vorgabe für Präzisionsinstrumente, Roboter oder Maschinenwerkzeuge. Zudem zeichnet sich ein Planetengetriebe durch Drehsteifigkeit, ein hohes Übersetzungsverhältnis und ein kompaktes Design aus und bietet ein unendliches Nutzungspotenzial in industriellen Anwendungen.