Wie funktioniert ein Hypoidgetriebe?

In der Welt der Antriebstechnik gibt es zahlreiche Getriebearten, die je nach Einsatzbereich unterschiedliche Vor- und Nachteile bieten. Eine besondere Form ist das Hypoidgetriebe, das vor allem in Automobilen und Industriemaschinen verwendet wird. Doch was macht dieses Getriebe so besonders – und wie genau funktioniert es?

Ein Hypoidgetriebe ist eine spezielle Art von Kegelradgetriebe, bei dem die Achsen von Antriebs- und Abtriebswelle nicht in einer Ebene, sondern versetzt zueinander liegen. Anders als bei konventionellen Kegelrad- oder Stirnradgetrieben kreuzen sich die Achsen hier nicht direkt, sondern sie schneiden sich nicht einmal – sie sind versetzt und gekrümmt. Dadurch ergibt sich eine sogenannte Hipoidlinie, von der der Name stammt.

Hypoidgetriebe werden häufig in Fahrzeugdifferentialen eingesetzt – insbesondere bei Hinterradantrieben, da sie eine tieferliegende Kardanwelle ermöglichen, was den Schwerpunkt des Fahrzeugs verbessert.

Ein typisches Hypoidgetriebe besteht aus zwei Hauptkomponenten:

Hypoides Tellerrad (auch Kronenrad genannt)

Hypoides Kegelritzel

Das Kegelritzel (kleines Zahnrad) treibt das größere Tellerrad an. Der große Unterschied zu einem normalen Kegelradgetriebe liegt in der Geometrie: Die Zahnflanken sind schräg und spiralartig geformt, wodurch die Kontaktfläche zwischen den Zähnen deutlich größer ist.

Ein weiterer wichtiger Punkt: Das Ritzel ist unterhalb oder oberhalb der Mitte des Tellerrads angeordnet – je nach Ausführung. Dies führt zu einem Achsoffset, also einem Versatz der Rotationsachsen.

Das Hypoidgetriebe überträgt Drehmoment und Drehzahl zwischen zwei sich kreuzenden, aber nicht schneidenden Achsen. Die spezielle Zahnform sorgt dafür, dass der Kontakt zwischen den Zähnen gleitend erfolgt, nicht nur punktuell wie bei herkömmlichen Kegelrädern.

Der Gleitkontakt

Die Hypoidverzahnung erzeugt eine Mischung aus Wälz- und Gleitbewegung, was zu einem sanfteren Kraftfluss führt. Der Gleitanteil bedeutet allerdings auch, dass spezielle Getriebeöle mit hoher Druckfestigkeit notwendig sind, um den Verschleiß gering zu halten.

Hypoidgetriebe bieten gegenüber herkömmlichen Getriebearten einige bedeutende Vorteile:

Hohe Laufruhe und geringer Lärmpegel
Durch die kontinuierliche Gleitbewegung sind Hypoidgetriebe besonders leise.

Höhere Drehmomentübertragung
Aufgrund der größeren Kontaktfläche können höhere Kräfte übertragen werden – ideal für kraftintensive Anwendungen.

Kompakter Aufbau möglich
Der Achsversatz erlaubt eine tiefere Einbaulage der Antriebswelle – besonders vorteilhaft in Fahrzeugen.

Bessere Lastverteilung
Die spiralartige Verzahnung verteilt die Kräfte gleichmäßiger auf die Zähne.

Trotz der vielen Vorteile gibt es auch einige Punkte, die bei der Verwendung eines Hypoidgetriebes beachtet werden müssen:

Höherer Herstellungsaufwand
Die komplexe Verzahnungsform erfordert präzise Fertigung und spezielle Maschinen.

Erhöhter Gleitanteil
Dies führt zu mehr Reibung und somit zu höheren Anforderungen an die Schmierung.

Höhere Kosten
Durch die anspruchsvolle Konstruktion und das spezielle Öl sind Hypoidgetriebe meist teurer als einfache Stirnrad- oder Kegelradgetriebe.

Die häufigste Anwendung findet das Hypoidgetriebe in Fahrzeugdifferentialen, vor allem bei Hinterradantrieb. Hier ermöglicht es die Verbindung zwischen der längs eingebauten Kardanwelle und den quer eingebauten Hinterrädern. Auch in LKWs, Traktoren, Industriemaschinen und sogar hubschraubern werden Hypoidgetriebe verwendet.