Was ist ein Übersetzungsverhältnis?
Ein Übersetzungsverhältnis ist die Beziehung zwischen der Anzahl der Zähne von zwei Zahnrädern, die in Eingriff stehen. Diese Beziehung wird mathematisch ausgedrückt. Wenn beispielsweise ein Zahnrad mit 13 Zähnen von einem Zahnrad mit 21 Zähnen angetrieben wird, beträgt das Übersetzungsverhältnis 1 / 1,62 oder 1: 1,62. Fast alle Arten mechanischer Maschinen, wie Fahrzeuge, landwirtschaftliche Geräte und Industriemaschinen, verwenden Zahnräder, und Übersetzungsverhältnisse werden verwendet, um die Leistung der Maschine zu bestimmen.
Die Idee eines Übersetzungsverhältnisses basiert auf dem Umfang von Kreisen. Wenn zwei Zahnräder mit unterschiedlichem Umfang durch Zähne an der Außenkante verbunden sind, wird die Bewegung des einen durch die andere in eine mehr oder weniger große Bewegung umgesetzt. Wenn ein Zahnrad mit großem Umfang ein Zahnrad dreht, das nur halb so groß ist, dreht sich das kleinere Zahnrad doppelt so schnell wie das größere. Das gleiche Konzept funktioniert umgekehrt.
Die Übersetzungsverhältnisse werden von den Herstellern von Motoren und anderen Maschinen speziell angepasst, um ein bestimmtes Ergebnis zu erzielen. In einigen Zusammenhängen, z. B. bei Kraftfahrzeuggetrieben, können die Übersetzungsverhältnisse variiert werden, um sie bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten an die Bedürfnisse des Fahrzeugs anzupassen. Der niedrigste Gang im Getriebe eines Autos hat ein hohes Übersetzungsverhältnis, z. B. 2: 1 oder 3: 1. Dies gibt dem Auto die Möglichkeit, sich von einem vollständigen Stopp aus, beispielsweise an einer Ampel, leicht in Bewegung zu setzen. Da der Motor jedoch für jede Umdrehung des Getriebes zwei oder drei Umdrehungen ausführen muss, kann ein Motor ein Auto im niedrigen Gang nicht sehr schnell fahren lassen.
Im zweiten Gang ist das Übersetzungsverhältnis geringer, sodass der Motor nicht so hart arbeiten muss, um dem Auto zusätzliche Beschleunigung zu verleihen. In den höheren Gängen werden die Übersetzungsverhältnisse zunehmend niedriger. Diese eignen sich gut für mäßiges Beschleunigen und zur Reduzierung der Motordrehzahl, um das Auto auf einer angenehmen Reisegeschwindigkeit zu halten. Die Gänge in einem Getriebe dienen daher dazu, die Leistung eines Motors abhängig von der jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit entweder zu vergrößern oder zu verringern.
Zahnräder können manchmal durch Riemen oder auf andere Weise verbunden sein, aber die meisten sind durch Zähne verbunden. Diese Anordnung bietet einige deutliche Vorteile. Erstens gibt es, solange keine Zähne brechen, keinen Schlupf zwischen den Zahnrädern, was zu einem Wirkungsgradverlust führen würde. Sie ermöglichen auch die exakte Auslegung von Übersetzungsverhältnissen. Auch wenn die Umfänge der Zahnräder etwas unvollkommen sind, sorgen die Zähne dafür, dass diese Unvollkommenheiten keine Rolle spielen. Da sie die Zahnräder exakt synchronisieren, geben sie ihnen auch ein genaues Übersetzungsverhältnis.