Schneckengetriebe sind Kraftübertragungskomponenten, die hauptsächlich zur Übersetzung großer Untersetzungen eingesetzt werden, um die Drehrichtung von Wellen zu ändern und die Drehzahl zu verringern sowie das Drehmoment zwischen nicht parallel rotierenden Wellen zu erhöhen. Sie kommen bei Wellen mit sich nicht schneidenden, senkrecht zueinander stehenden Achsen zum Einsatz. Da die Zähne der ineinandergreifenden Zahnräder aneinander vorbeigleiten, sind Schneckengetriebe im Vergleich zu anderen Getrieben weniger effizient. Sie ermöglichen jedoch massive Drehzahlreduzierungen auf engstem Raum und finden daher vielfältige industrielle Anwendungen. Grundsätzlich lassen sich Schneckengetriebe in einfach- und doppelwandige Schneckengetriebe unterteilen, wobei die Geometrie der ineinandergreifenden Zähne beschrieben wird. Im Folgenden werden Schneckengetriebe, ihre Funktionsweise und gängige Anwendungsgebiete erläutert.

Zylindrische Schneckengetriebe

Die Grundform der Schnecke ist die Evolventenzahnstange, mit der Stirnräder hergestellt werden. Zahnstangenzähne haben gerade Wände, aber wenn sie zur Verzahnung von Zahnradrohlingen verwendet werden, erzeugen sie die bekannte gekrümmte Zahnform des Evolventenstirnrads. Diese Zahnstangenzahnform windet sich im Wesentlichen um den Schneckenkörper. Die Passung Schneckenrad besteht ausStirnradDie Zähne sind in einem Winkel geschnitten, der dem Winkel des Schneckenzahns entspricht. Die eigentliche Spornform tritt nur im mittleren Bereich des Rades auf, da sich die Zähne dort um die Schnecke herum krümmen. Der Eingriff ähnelt dem einer Zahnstange, die ein Ritzel antreibt, nur dass die translatorische Bewegung der Zahnstange durch die Drehbewegung der Schnecke ersetzt wird. Die Krümmung der Radzähne wird mitunter als „vertieft“ bezeichnet.

Schnecken haben mindestens einen und bis zu vier (oder mehr) Gewindegänge. Jeder Gewindegang greift in einen Zahn des Schneckenrades ein, das deutlich mehr Zähne und einen wesentlich größeren Durchmesser als die Schnecke aufweist. Schnecken können sich in beide Richtungen drehen. Schneckenräder haben üblicherweise mindestens 24 Zähne, und die Summe der Gewindegänge und Zähne des Schneckenrades sollte in der Regel größer als 40 sein. Schnecken können direkt auf der Welle gefertigt oder separat hergestellt und später auf die Welle aufgeschoben werden.
Viele Schneckengetriebe sind theoretisch selbsthemmend, d. h. sie können nicht durch das Schneckenrad rückwärts angetrieben werden, was in vielen Anwendungsfällen, wie z. B. beim Heben, von Vorteil ist. Wenn ein Rückwärtsantrieb erwünscht ist, kann die Geometrie von Schnecke und Rad entsprechend angepasst werden (was oft mehrere Anläufe erfordert).
Das Übersetzungsverhältnis von Schnecke und Rad wird durch das Verhältnis der Anzahl der Radzähne zu den Schneckengewinden (nicht durch deren Durchmesser) bestimmt.
Da die Schnecke im Vergleich zum Rad einem höheren Verschleiß unterliegt, werden oft unterschiedliche Materialien verwendet, beispielsweise eine gehärtete Stahlschnecke, die ein Bronzerad antreibt. Es sind auch Schneckenräder aus Kunststoff erhältlich.

Einfach- und doppeltumhüllende Schneckengetriebe

Die Bezeichnung „umschließend“ bezieht sich auf die Art und Weise, wie die Zähne des Schneckenrades die Schnecke teilweise umschließen oder umgekehrt. Dadurch ergibt sich eine größere Kontaktfläche. Ein einfach umschließendes Schneckenrad verwendet eine zylindrische Schnecke, die in die Zähne des Schneckenrades eingreift.
Um eine noch größere Zahnkontaktfläche zu erzielen, wird die Schnecke manchmal selbst – in Form einer Sanduhr – so geformt, dass sie der Krümmung des Schneckenrades entspricht. Diese Konstruktion erfordert eine präzise axiale Positionierung der Schnecke. Doppelt umlaufende Schneckengetriebe sind aufwendig zu bearbeiten und finden seltener Anwendung als einfach umlaufende Schneckengetriebe. Fortschritte in der Bearbeitungstechnik haben doppelumlaufende Konstruktionen jedoch praktikabler gemacht als früher.
Schrägverzahnte Zahnräder mit gekreuzten Achsen werden manchmal auch als nicht-umschließende Schneckengetriebe bezeichnet. Eine Flugzeugklemme ist wahrscheinlich ein nicht-umschließendes Bauteil.

Anwendungen

Ein häufiges Anwendungsgebiet für Schneckengetriebe sind Bandförderantriebe, da sich das Band im Vergleich zum Motor relativ langsam bewegt, was eine hohe Untersetzung erforderlich macht. Der Rücklaufwiderstand des Schneckenrads verhindert ein Zurückrollen des Bandes beim Stillstand des Förderers. Weitere gängige Anwendungen sind Ventilantriebe, Hebezeuge und Kreissägen. Sie werden mitunter auch für Indexier- oder Präzisionsantriebe für Teleskope und andere Instrumente eingesetzt.
Bei Schneckengetrieben ist die Wärmeentwicklung ein wichtiger Faktor, da die Bewegung im Wesentlichen auf Gleitbewegungen beruht, ähnlich wie bei einer Mutter auf einer Schraube. Bei einem Ventilantrieb ist der Betrieb wahrscheinlich intermittierend, und die Wärme wird zwischen den seltenen Betätigungen schnell abgeleitet. Bei einem Förderbandantrieb mit möglicherweise kontinuierlichem Betrieb spielt die Wärmeentwicklung eine große Rolle bei den Auslegungsberechnungen. Aufgrund der hohen Drücke zwischen den Zähnen und der Gefahr von Fressen zwischen den unterschiedlichen Materialien von Schnecke und Rad werden für Schneckengetriebe spezielle Schmierstoffe empfohlen. Gehäuse für Schneckengetriebe sind häufig mit Kühlrippen ausgestattet, um die Wärme des Öls abzuführen. Nahezu jede Kühlleistung ist möglich, daher sind die thermischen Faktoren für Schneckengetriebe zwar zu berücksichtigen, aber keine Einschränkung. Generell wird empfohlen, die Öltemperatur unter 93 °C (200 °F) zu halten, um einen effektiven Betrieb jedes Schneckengetriebes zu gewährleisten.
Rückwärtslauf kann auftreten oder auch nicht, da er nicht nur von den Steigungswinkeln, sondern auch von anderen, weniger quantifizierbaren Faktoren wie Reibung und Vibration abhängt. Um sicherzustellen, dass er entweder immer auftritt oder nie auftritt, muss der Konstrukteur des Schneckengetriebes Steigungswinkel wählen, die entweder steil genug oder flach genug sind, um diese anderen Variablen zu kompensieren. Eine umsichtige Konstruktion empfiehlt häufig den Einsatz redundanter Bremsen in Verbindung mit selbsthemmenden Antrieben, wenn die Sicherheit im Vordergrund steht.
Schneckengetriebe sind sowohl als Gehäuseeinheiten als auch als Getriebesätze erhältlich. Einige Einheiten können mit integrierten Servomotoren oder als Mehrgangausführungen bezogen werden.
Für Anwendungen mit hochpräzisen Untersetzungen sind spezielle Präzisionsschnecken und spielfreie Ausführungen erhältlich. Hochgeschwindigkeitsversionen sind von einigen Herstellern verfügbar.