ZAHNSTANGEN MIT VARIABLER ÜBERSETZUNG
(VRG VARIABLE RATIO GEAR, RACK AND PINION)
Zahnstangen, welche auf einem Stirnrad abwälzen, haben in der Regel keine komplexe Geometrie. Im Falle von evolventischen Stirnrädern hat die zugehörige Zahnstange eine ebene Flankenfläche. Das gilt auch für schrägverzahnte Stirnräder. Andere Verhältnisse ergeben sich, wenn man keine konstante Übersetzung zwischen Rad und Stange wünscht. Das bedeutet, dass sich der Wälzkreis im Verlauf der Zahnstange ändert. Ein Anwendungsfall sind Lenkgetriebe für Kraftfahrzeuge. In der Mittelstellung macht die Zahnstange nur kleine Bewegungen bei einer Auslenkung des Ritzels durch die Drehung des Lenkrades. Bei größerem Abstand von der Mittellage macht die Zahnstange einen weiteren Weg pro Drehwinkel des Ritzels, was die erforderliche Lenkbewegung des Fahrers reduziert.
Gleichzeitig steht die Achse des Ritzels nicht 90° zur Bewegung der Zahnstange, um die baulichen Randbedingungen des Fahrzeugs zu berücksichtigen. Diese Bedingungen führen zu einer komplexen Flankenfläche an der Zahnstange.
Mit einer laboreigenen Software können Zahnstangen für beliebige Ritzelgeometrien und Abwälzverhalten generiert werden. Die so erzeugten Geometrien können für Tragbildanalysen (Software CAD-Tragbild) oder andere CAE-Untersuchungen genutzt werden. Bild 1 zeigt beispielhaft eine so entstandene Zahnstange mit Ritzel. Das zugehörige Berührbild in einer Stellung kann Bild 2 entnommen werden.