mehr
zu haben, wo man sie im Diluvium gefunden hat; aus Europa sind nur Verwandte des Orycteropus, der heute in Südafrika lebt,
bekannt geworden. Die Einteilung der Zahnlücker ist zur Zeit noch nicht befriedigend, da die einzelnen Gruppen sehr weit voneinander
geschieden sind und auch durch fossile Zwischenformen noch nicht recht verbunden werden.
I. Tillodontier (Tillodontia). Nur fossil, aus dem Eocän der Vereinigten Staaten; bilden vielleicht die Vorfahren der heutigen
Zahnlücker. Hierher die Stylinodontia mit wurzellosen Zähnen und die Tillotheridae mit sehr eigentümlichem Gebiß.
II. Riesenfaultiere (Gravigrada). Ebenfalls nur fossil, in den Knochenhöhlen Nordamerikas und Brasiliens gefunden. Im wesentlichen
den heutigen Faultieren ähnlich, jedoch mit geschlossenem Jochbogen, mit 4-5 Zehen an den Vorder- und
3-4 an den Hinterfüßen und mit starkem Schwanz. Hierher die interessanten Gattungen: Megatherium (s. Tafel »Tertiärformation
II«)
[* ] aus dem Diluvium, von Elefantengröße, Mylodon (s. ebenda), von demselben Fundort, aber auch von Nordamerika, Scelidotherium
aus Süd-, Mogatonyx aus Nordamerika etc.
III. Faultiere (Bradypoda, Tardigrada). Kopf rundlich, Jochbogen nicht geschlossen, Gesicht ähnlich dem der Affen;
Arme sehr lang;
Zitzen an der Brust;
Schwanz äußerst kurz oder gar nicht vorhanden;
Vorderfüße mit 2-3, Hinterfüße mit 3 Zehen;
Körper
mit grauem Haar bedeckt;
Gebiß m 5/5 oder 5/4;
Magen zusammengesetzt, ähnlich dem der Wiederkäuer.
Leben
nur auf Bäumen, wo sie sich mittels ihrer langen, sichelförmigen Krallen festhalten und sich langsam, aber sicher fortbewegen,
während sie auf dem Boden äußerst unbehilflich sind. Zwei lebende Gattungen mit 12 Arten, nur in den großen Wäldern von
Guatemala bis Brasilien und Ostbolivia: Bradypus, das dreizehige Faultier (s. d.), und Choloepus, das zweizehige
Faultier oder der Unau. Fossil aus den brasilischen Knochenhöhlen Coelodon und Sphenodon.
IV. Gürteltiere (Armadille, Dasypodidae). Kopf und Schnauze spitz;
Hinterbeine fünfzehig und länger als die meist vierzehigen
Vorderbeine;
Ohren meist groß;
Backenzähne meist zahlreich, aber klein, Schneidezähne nur bei zwei Gattungen vorhanden;
Zunge nicht weit vorstreckbar;
Rücken von einem Panzer mit beweglichen Knochenplatten bedeckt, oft auch
Kopf und Schwanz mit Schildern;
Zitzen an der Brust. Sechs lebende Gattungen mit 17 Arten, nur in Amerika, von Texas bis zu den Ebenen
Patagoniens;
hierher unter andern: Dasypus, das Gürteltier (s. d.), mit Schneidezähnen, Prionodontes, das Riesengürteltier,
von 1,5 m Länge, Chlamydophorus, das Panzertier, mit lederartigem Rückenpanzer und kaum sichtbaren Ohren.
Fossil aus den Knochenhöhlen
Brasiliens außer echten Gürteltieren auch die Gattungen Chlamydotherium von der Größe eines Nashorns, Schistopleurum und Glyptodon
(s. Tafel »Tertiärformation II«)
[* ] von der Größe eines Elefanten; sie haben im Knochenbau einige Verwandtschaft mit
den Riesenfaultieren.
V. Schuppentiere (Manididae). Körper mit Hornschuppen und Haaren bedeckt;
Kiefer zahnlos;
Schwanz lang;
Füße fünfzehig;
Zunge
weit vorstreckbar.
Nur die Gattung Manis mit
mehreren Arten, im westlichen und südlichen Afrika sowie in Südasien bis nach
China hin und auf Java, Borneo etc. S. Schuppentier.
VI. Ameisenfresser (Myrmecophagidae). Körper mit Haaren bedeckt, ohne Zähne; Zunge weit vorstreckbar; Schwanz
lang. Drei lebende Gattungen mit 5 Arten, nur in den Wäldern Südamerikas; hierher Myrmecophaga, der Ameisenfresser (s. d.). Fossil
die Gattung Glossotherium aus Brasilien.
VII. Erdschweine (Orycteropidae). Körper mit langen Borsten bedeckt, Ohren lang;
Schwanz kurz;
Kiefer mit kleinen, gleichartigen
Zähnen;
Vorderfüße mit 4, Hinterfüße mit 5 langen Krallen.
Nur eine lebende Gattung, Orycteropus, das
Erdschwein (s. d.), am Kap sowie im nördlichen Afrika. Von Fossilien gehören vielleicht hierher Ancylotherium und Macrotherium
aus dem europäischen Miocän.
Vgl. Ball, Edentata (Lond. 1836);
Rapp, Anatomische Untersuchungen über die Edentaten (Tübing. 1852);
Gray, Handlist of edentate,
thickskinned and ruminous mammals (Lond. 1873).
[* ] Verbindungen von Zahnrädern zum Zweck der Übertragung von Bewegung. Das einfachste Zahnräderwerk besteht
aus zwei ineinander greifenden, um zwei verschiedene geometrische Achsen drehbaren Zahnrädern. Alle andern Zahnräderwerke kann man sich
aus solchen Zahnräderpaaren zusammengesetzt denken. Je nach der Lage der Achsen müssen verschiedene Räderformen
zur Anwendung kommen. Parallele Achsen werden durch cylindrische Räder (Stirnräder,
[* ]
Fig. 1) verbunden, deren Zähne auf Cylinderflächen
parallel zu deren Seiten angebracht sind.
Sich schneidende Achsen verlangen konische Räder (Kegelräder, Winkelräder,
[* ]
Fig. 2); ihre Zähne stehen parallel zu den Seiten
von Kegeln, deren Spitzen in dem Schnittpunkt der Wellen liegen. Eine unvollkommnere Bewegungsübertragung
zwischen sich schneidenden Achsen wird durch ein in ein Stirnrad eingreifendes Kronrad vermittelt (z. B. bei Windmühlen). Letzteres
ist ein cylindrisches Rad, dessen Zähne nicht auf der Cylinderfläche, sondern senkrecht zu derselben auf einer der Stirnflächen
angebracht sind. Geschränkte (windschiefe, sich überschneidende) Achsen endlich setzen die Anwendung
von Schraubenrädern
[* ]
(Fig. 3) oder Hyperbelrädern
[* ]
(Fig. 4) voraus, deren
Zähne auf Hyperboloidflächen und zwar windschief zu deren Achsen stehen. (In
[* ]
Fig. 2, 3 und 4 sind die Zähne durch Linien angedeutet.)
Übrigens können auch bei parallelen und sich schneidenden Achsen Schraubenräder zur Anwendung kommen, welche
sich von den gewöhnlichen Cylinder-, bez. Kegelrädern durch die eine sanftere Bewegungsübertragung bezweckende Neigung ihrer
Zähne zu den Kegelseiten unterscheiden. Die gewöhnlichste Art der Schraubenräder ist die sogen. Schraube ohne Ende mit Schneckenrad
[* ]
(Fig. 5). Dieselbe besteht in einer mit einigen Windungen versehenen Schraube, welche in ein ihr als Mutter
dienendes Schraubenrad derart eingreift, daß bei jeder Umdrehung der Schraube das Rad um einen Zahn fortschreitet. Bei Cylinderrädern
kann ein Rad durch eine Zahnstange (d. h. ein Rad mit unendlich großem Radius), und bei Schrau-
[* ]
^[Abb.: Fig. 1. Stirnräder.
Fig. 2. Konische Räder.
Fig. 3. Schraubenräder.
Fig. 4. Hyperbelräder.
Fig. 5. Schraube
ohne Ende.]
mehr
benrädern können sogar beide Räder durch je eine Zahnstange ersetzt werden (Zahnstangentrieb). Ferner kann bei allen Zahnräderarten
eins der Räder eines Paars ein Hohlrad werden, d. h. auf der innern Fläche des Radgrundkörpers (Cylinder, Kegel etc.) verzahnt
sein (innere Verzahnung). Das zugehörige Rad muß jedoch immer ein Vollrad (mit äußerer Verzahnung) sein.
Sind bei einem Cylinderräderpaar beide Räder außen verzahnt, so drehen sich die Räder in entgegengesetztem Sinn, ist dagegen
eins innen verzahnt, so haben sie gleichgerichtete Drehung. Ähnliches gilt auch bei den Kegelrädern.
Bei Zahnräderwerken ist das Übersetzungsverhältnis, d. h. das Verhältnis der Winkelgeschwindigkeiten zweier ineinander
eingreifender Räder, dem Verhältnis der Zahl der Umdrehungen pro Minute, ferner dem umgekehrten Verhältnis
der Zähnezahlen sowie bei Vernachlässigung der Reibung dem umgekehrten Verhältnis derjenigen Kräfte gleich, welche bei beiden
Rädern eines Paars an dem gleichen Radius in tangentialer Richtung wirkend gedacht werden. Stirn- und Kegelräder haben außerdem
die speziellen Eigenschaften, daß die Winkelgeschwindigkeiten den Radien oder Durchmessern der Räder umgekehrt
proportional, und daß die Umfangsgeschwindigkeiten sowie die Umfangskräfte gleich sind.
Macht also von einem Stirnräderpaar mit dem Übersetzungsverhältnis 3:1 das kleinere Rad 36 Umdrehungen bei 20 Zähnen, einem
Radius von 0,1 m und einer Umfangskraft von 200 kg, so macht das größere Rad 36/3 = 12 Umdrehungen, hat 3 . 20 = 60 Zähne
und einen Radius von 3 . 0,1 = 0,3 m. Ferner kann das größere Rad an einem Radius von 0,1 m eine Kraft von 3 . 200 = 600 kg ausüben,
während bei beiden die Umfangskraft 200 kg und die Umfangsgeschwindigkeit pro Sekunde 2 . 0,1 . 3,14 . 36 / 60 =
0,377 m beträgt.
Mit der Anzahl der Zähne geht man bei langsam laufenden Zahnräderwerken nicht unter 6 und bei schnell laufenden nicht unter 20 herab.
Mit dem Übersetzungsverhältnis überschreitet man nicht gern die Grenze 6:1, weil sonst das eine Rad
zu klein, das andre zu groß würde. Für größere Übersetzungsverhältnisse wendet man mehrfache Räderwerke an, deren
Gesamtübersetzungsverhältnis man aus dem Verhältnis der einzelnen Räderpaare berechnen kann (über einzelne besondere
Zahnräderwerke s. Getriebe und Wendegetriebe).
Bisher war vorausgesetzt, daß die Grundkörper der Zahnräder Rotationskörper, d. h. Körper von kreisförmigem
Querschnitt, seien. Da bei diesen die Radien in jedem Querschnitt alle gleich groß sind, so bleibt das Übersetzungsverhältnis
für den ganzen Umfang der Räder konstant. Es kommen aber auch zuweilen für besondere Zwecke Zahnräderwerke mit Zähnen von nicht kreisförmigem
Querschnitt (unrunde Räder) vor, welche eine ungleichförmige Bewegungsübertragung hervorbringen sollen. Hierher
gehören die elliptischen Räder (bei kleinen Hobelmaschinen, Rübenreibemaschinen etc. in Gebrauch), die Sternräder etc.
Der Arbeitsverlust durch Zahnreibung beträgt bei Stirn- und Kegelrädern, mittlere Verhältnisse vorausgesetzt, etwa 2-5 Proz.
der zu übertragenden Arbeit, wächst jedoch bei Schrauben- und Hyperbelrädern infolge der bei ihnen auftretenden Gleitung
der Zähne beträchtlich an (bei der Schraube ohne Ende bis zum Ein- bis Dreifachen der nutzbaren Arbeit).
Die Verzahnung muß so eingerichtet sein, daß die Bewegungsübertragung eine möglichst gleichmäßige und stoßfreie ist.
Zur genauen Erfüllung dieser Bedingung sind bei Kegel-,
Schrauben- und Hyperbelrädern sehr komplizierte Konstruktionen erforderlich.
Bei Cylinderrädern ist vor allen Dingen nötig, daß die Teilung (d. h. die Entfernung je zweier Zähne
voneinander, gemessen auf idealen Kreisen [den Teilkreisen], welche sich aufeinander ohne Gleitung abwälzen würden, wenn
die Räder ohne Zähne als Reibungsräder ausgeführt würden) an beiden Rädern genau gleich groß ist. Ferner müssen die in
Berührung kommenden Flächen (die Zahnflanken) nach ganz bestimmten Kurven gekrümmt sein.
In der Praxis sind fast ausschließlich hierfür die Cykloiden und Evolventen in Gebrauch (Cykloidenräder, Evolventenräder),
erstere namentlich bei der fabrikmäßigen Herstellung von Zahnrädern, wobei es sich darum handelt, eine beliebige Anzahl
(Satz) verschieden großer Räder so einzurichten, daß jedes von ihnen mit jedem beliebigen andern derselben Gruppe
tadellos zusammen arbeiten kann (Satzräder), letztere, wenn es, wie bei Walzwerken, darauf ankommt, die Entfernung der Räder,
unbeschadet des richtigen Zahneingriffs, etwas verändern zu können. Die genaue Form dieser Kurven ersetzt man für die Ausführung
oft durch Kreisbogen, wobei man sich des Odontographen (s. d.) bedient.
Das Material der Zahnräder ist gewöhnlich Gußeisen, aber auch häufig Gußstahl, besonders wo große Festigkeit
erforderlich ist, für kleinere Räder Messing oder Bronze, seltener Holz. Die im Maschinenbau gebräuchlichen Räder werden fertig
mit allen Zähnen in einer nach einem hölzernen Modell oder mittels der Räderformmaschine hergestellten Form gegossen. Für
feinere Maschinen schneidet man die Zahnlücken aus dem vollgegossenen Umfang mit der Räderfräsmaschine
aus. Um das bei großen Rädern auftretende störende Geräusch zu vermindern, gibt man oft einem der Räder eines Paars hölzerne
Zähne (Weißbuchenholz), welche in entsprechend eingegossene Löcher des Zahnkranzes eingesetzt und mit Stiften oder Keilen
befestigt werden. Zur Anfertigung der Uhrräder sind ganz besondere Spezialmaschinen in Gebrauch.
Vgl.
Reuleaux, Der Konstrukteur (4. Aufl., Braunschw. 1882);
Willis, Principles of mechanism (2. Aufl., Lond. 1871);
Keller, Triebwerke
(2. Aufl., Münch. 1881);
Weisbach-Herrmann, Ingenieur- und Maschinenmechanik, Teil 3, Abt. 1 (2. Aufl., Braunschw. 1876).