Zahnriemen – Funktion, Aufbau, Berechnung & Top-Hersteller im Überblick

Bild eines Zahnriementriebs mit Zahnriemen und Zahnriemenscheibe. Detailansicht des Zahneingriffs in die Scheibe

Was ist ein Zahnriemen?

Ein Zahnriemen ist ein formschlüssiges, elastisches Maschinenelement zur synchronen Kraftübertragung. Anders als Keilriemen oder Flachriemen greifen Zähne auf der Innenseite des Riemens exakt und ohne Schlupf in die Zahnriemenscheiben ein.

Zahnriemen sind essenzielle Maschinenelemente in der Industrie und im Maschinenbau. Sie sorgen für präzise, schlupffreie Kraftübertragung in der Industrie. In diesem Beitrag erfährst du alles Wichtige rund um Zahnriemen: Aufbau, Funktionsweise, Berechnung, Anwendungen und welche Hersteller wirklich überzeugen.

Was dich in diesem Artikel erwartet:

Grundbegriffe rund um Zahnriemen

 Hier ein paar Begriffe, die du kennen solltest:

  • Teilung, Riementeilung: Abstand von Zahnmitte zu Zahnmitte. Gibt an, wie „fein oder grob“ der Zahnriemen ist. Dient der Indikation der Leistungsübertragung. Vereinfacht ausgedrückt: Je höher die Teilung, desto höher die übertragbare Leistung.
  • Zugstrang, Zugträger: Im Zahnriemen eingelegte „Seile“ aus Stahl, Aramid, Carbon, etc. Sie sind entscheiden für die Kraftübertragung.
  • Zahnriemenscheibe, Zahnriemenräder: Die „Zahnräder”, auf denen der Antriebsriemen läuft.
  • Formschluss: Zähne greifen in Zahnlücken der Scheiben ein, bilden einen Formschluss und synchrone Kraftübertragung.
  • Synchrone Kraftübertragung: Kraftübertragung direkt und ohne Schlupf.
  • Riemenvorspannung: Nötig und optimale Performance und Lebensdauer zu gewährleisten. Riemenspannungsmessgeräte helfen bei der Überprüfung.

 

 

Zahnriemen – Aufbau einfach erklärt

 

Ein Zahnriemen besteht aus drei Hauptkomponenten:

  1. Riemenmaterial: Meist aus abriebfestem Gummi/Neopren oder Polyurethan (PU). Das Material schützt vor äußeren Einflüssen.
  2. Zugträger: Das Herzstück des Riemens, häufig aus Stahl, Glasfaser, Carbon oder Aramid; sorgt für Stabilität und überträgt Zugkräfte.
  3. Zahnprofil: Ausgeformte Zähne auf der Innenseite des Riemens. Greift in die Zahnscheiben ein.

 

Speziell bei PU-Riemen gibt es unterschiedliche Beschichtungen und Profile – ideal für Transport- und Positionieranwendungen.

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Funktionsprinzip eines Zahnriemens

Zahnriemen verbinden zwei oder mehr Riemenscheiben. Ihre Zähne greifen exakt in die Zahnlücken der Riemenscheiben. Das Drehmoment wird formschlüssig und synchron übertragen. Anders als bei Keilriemen kommt es bei Zahnriemen zu keinem Schlupf. Das ist besonders wichtig bei Positionieraufgaben, etwa in Robotik oder Förderanlagen.

 

Zahnriemen-Typen im Überblick

Wähle den passenden Zahnriemen je nach Anwendung:

  • Gummizahnriemen / Neopren-Zahnriemen: Robust, hitzebeständig und flexibel.
  • Polyurethan-Zahnriemen: Chemikalien- und abriebfest, geeignet für anspruchsvollere Anwendungen.
  • Doppelzahnriemen: Beidseitig verzahnt, wenn zwei Antriebsscheiben auf unterschiedlichen Seiten liegen.
  • Hochleistungs-Zahnriemen: Mit verstärkten Zugträgern für Anwendungen mit hohen Belastungen.

 

Einen generellen Überblick über Riementriebe findest du in unserem Beitrag „Riementriebe – 4 Arten verständlich erklärt“.

Für den ersten Einstieg empfehlen wir die „Die 3 Zugmittelgetriebe, die du kennen solltest“. 

 

Vorteile und Nachteile von Zahnriemen

Hier findest du die wesentlichsten Vorteile und Nachteile von Zahnriemen im Vergleich zu Ketten bzw. Keilriemen

 

Vorteile:

  • Kein Schlupf (im Vergleich zu Keilriemen), präzise Kraftübertragung
  • Hoher Wirkungsgrad (bis 99 %)
  • Wartungsfrei und langlebig – kein Schmieren (Ketten) oder Nachspannen erforderlich
  • Geringe Lagerbelastung durch geringe Vorspannung im Vergleich zu reibschlüssigen Riemen
  • Geringerer Umschlingungswinkel als bei Keilriemen / Flachriemen

 

Nachteile:

  • Lebensdauer abhängig von Montage und Belastung
  • Je nach Riementyp empfindlich gegenüber Schmutz und Chemikalien
  • Standardriemen nicht für extrem hohe Lasten – außer Hochleistungsriemen wie z.B. PolyChain Carbon der Firma Gates oder SynchroChain der Firma ContiTech.

Zahnriemen berechnen – Auswahl geeigneter Zahnriemen

Die Auswahl und Berechnung des richtigen Zahnriemens hängt von mehreren Faktoren ab:

  • Deine Anwendung: Brauchst du einen umlaufenden Antriebsriemen, einen PU-Transportriemen oder einen Heber-Riemen?
  • Leistungsdaten: Drehmoment, Geschwindigkeit Beschleunigung: Wie viel Kraft muss übertragen werden?
  • Temperatur und Umgebung: Hitze, Feuchtigkeit oder Chemikalien?
  • Lebensdaueranforderungen: Wie oft soll der Zahnriemen gewechselt werden?
  • Art des Antriebs: Umlaufende Leistungsübertragung, Hubanwendung, Transportanwendung mit aufliegendem Zahnriemen

Die Auswahl und Berechnung von Zahnriemen kann etwas schwierig sein. Speziell wenn du noch wenig Erfahrung in diesem Bereich hast.

 

Profi-Tipp: Nutze Hersteller-Tools wie Gates Design Power, ContiTech Professional oder Optibelt CAP. Auch Tools von technischen Händlern wie SELENA von Lenze Selection bieten Online Tools an.

Hier findest du Berechnungsprogramme von Lenze Selection für Gummi (Neopren) Riemen und PU Riemen.

Die Tools ersparen dir komplexe Berechnungen und machen deinen Arbeitsalltag einfacher. 

 

 

Anwendungen von Zahnriemen

Zahnriemen sind in vielen Branchen in der Industrie unverzichtbar und aus dem Maschinenbau nicht mehr weg zu denken. 

  • Intralogistik / Fördertechnik: Linearriemen aus PU in RGBs, Förderriemen mit Beschichtungen, Antriebsriemen in Shuttle,…
  • Verpackung: Synchronisierung von Förderprozessen
  • Zerkleinerer/Brecher: Für hohe Lasten und Drehmomentspitzen.
  • Druckmaschinen: Gleichmäßiger Papierlauf
  • Bearbeitungsmaschinen: Im Hautantrieb oder Nebenantrieben

 

 

Zahnriemen montieren & spannen – so geht’s

Bei der Montage eines Zahnriemens gibt es einiges zu beachten:

1. Riemenscheiben ausrichten

Riemenscheiben müssen fluchten, sonst droht vorzeitiger Verschleiß.

2. Riemenvorspannung ermitteln und einstellen

Die richtige Vorspannung ist entscheidend für die optimale Kraftübertragung und die Lebensdauer.

Tipp: Wenn du die Riemenberechnung durch einen Hersteller oder technischen Händler machen lässt, können sie dir die benötigte Riemenvorspannung nennen. In Online Berechnungstools wird normalerweise auch die benötigte Vorspannung ausgegeben.

Jetzt musst der Riemen mit der errechneten Riemenspannung gespannt werden. Dazu gibt es verschiedene Möglichkeiten:

  • Verschiebung des Antriebs
  • Spannschienen, Spannvorrichtungen
  • Spannrollen, Umlenkrollen

3. Riemenspannung überprüfen / messen

Zum Messen der Vorspannung brauchst du ein Messgerät. Mit folgenden Methoden kannst du die Riemenspannung überprüfen:

  • Frequenzmessung
  • Eindrücktiefe
  • Dehnung

4. Funktionstest

Nach der Montage sollten die Funktion des Riemens geprüft werden unter Last geprüft werden.

Zur Demontage muss die Vorspannung reduziert werden. Der Zahnriemen kann von den Zahnscheiben abgezogen werden.

Tipp: Vorsicht bei Polyurethan-Zahnriemen – sie sind weniger dehnbar und können bei unsachgemäßer Handhabung beschädigt werden.

 

 

Die besten Zahnriemen-Hersteller

Hier lohnt sich der Blick:

  1. GatesInnovation & Langlebigkeit
  2. Optibelt – Präzise Riemen made in Germany
  3. ContiTech – Industriestandard mit breitem Sortiment
  4. Habasit – Spezialist für PU-Riemen
  5. Fenner Drives – Maßgeschneiderte Riemenlösungen
  6. Megadyne – Top in Automatisierung & Transport
  7. SKF – Vielseitig, auch im Riemensegment stark

 

 

Fazit: Zahnriemen – Kraftpakete mit Präzision

Zahnriemen sorgen für präzise, effizient, wartungsarme und schlupffreie Kraftübertragung. Ihre richtige Auswahl, Dimensionierung und Montage entscheiden über Langlebigkeit und Funktion.

Ob du Förderbänder antreibst oder Hauptantriebe in Maschinen bewegst – mit hochwertigen Zahnriemen von namaften Herstellern bleibt deine Maschine am Laufen.

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