Das Projekt des Fachbereichs Ingenieur- wissenschaften und Mathematik an der Fachhochschule Bielefeld
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Maschinenelemente
  • ME1 Kettengetriebe

    Die Idee eines Antriebs aus Kette und Zahnrad wird Leonardo im 15. Jahrhundert zugeschrieben. Allerdings dauert es fast 400 Jahre, bis diese Idee in die Praxis umgesetzt wird. Mit Hilfe von Kette und Zahnrad können Drehbewegungen schlupflos übertragen werden. Heute wird der von Leonardo entwickelte Kettenantrieb in fast allen Fahrzeugen und vielen Maschinen – besonders der Fördertechnik – verwendet.

  • ME2 Kugellager

    Erste Skizzen und Studien Leonardos zu Kugellagern stammen aus dem Jahr 1490. Zuvor beschäftigt er sich intensiv mit dem Phänomen der Reibung mit dem Ziel, sie so klein wie möglich zu halten. Vorher nutzt man Gleitlager, die jedoch nur mit niedrigen Drehzahlen gefahren werden können und einen hohen Verschleiß aufweisen. Erst 1850, als es auch zum Patent angemeldet wird, findet das Kugellager Anwendung bei technischen Lösungen. Heute werden Kugellager in allen Bereichen der Antriebstechnik eingesetzt. Man findet sie auch in vielen alltäglichen Gegenständen, wie z. B. an Küchenmaschinen oder Skateboardachsen.

  • ME3 Kugellager axial

    Auch das Problem der axialen Bewegungsübertragung löst Leonardo sehr geschickt. Zwar sind erste Kugeln und Walzen schon weit vorher in Gebrauch, z. B. bei den alten Ägyptern, jedoch nicht in solch einer kompakten und praktischen Weise. Bei Leonardo finden sich keine Studien zu Axiallagern, wohl aber eine konkrete Anwendung in einer Skizze zu einer Hebevorrichtung. Damals noch aus Holz werden Kugellager heute aus Stahl gefertigt, um großen Belastungen standzuhalten.

  • ME4 Schneckenradgetriebe

    Die schraubenförmige Konstruktion bezieht mehrere Zapfen in die Kraftübertragung ein, und es entsteht eine Verteilung der Belastung, d. h. eine Entlastung der einzelnen Zapfen. Dieser Mechanismus ermöglicht eine hohe Übersetzung auf kleinstem Raum und wirkt bei größeren Lasten selbsthemmend. Diese Eigenschaften finden auch Jahrhunderte nach ihrer Entwicklung Verwendung und bilden zuverlässige Lösungen für vielseitige Antriebsprinzipien. Gegenwärtig finden sie Verwendung in Wischerantrieben bei Kraftfahrzeugen, Rolltreppen und Seilwinden.

  • ME5 Schwungrad

    Das Schwungrad dient dazu, kinetische Energie zu speichern, die bei einer Drehbewegung entsteht. Das Prinzip der rotierenden Masse wird schon 6000 v. Ch. in China zum Spinnen verwendet. Als das bekannteste Beispiel gilt die Töpferscheibe. Leonardo greift dieses Prinzip wieder auf und macht erste Versuche zur Massenträgheit. Heute wird das Schwungrad z. B. bei Stanzmaschinen und bei vielen Antrieben zur Stabilisierung der Drehzahl verwendet.

  • ME6 Sperrklinke

    Dieser Mechanismus besteht aus einem Zahnrad mit spitzwinkeligen Zähnen und einem stumpfen Haken, der in jeden einzelnen Zahn des Zahnrades greift, sodass das Rad nicht in die Gegenrichtung gedreht werden kann. Diese Erfindung macht das Beladen von Schiffen, Pferdewagen und Katapulten mit schweren Lasten möglich, ohne darunter befindliche Arbeiter zu gefährden. Mit Betätigen der Handkurbel nach rechts oder links wird das Gewicht entweder angehoben oder abgelassen. Wenn man die Sperrklinke in das Zahnrad einrasten lässt, wird das Ablassen automatisch gestoppt. Dieser Mechanismus findet heutzutage häufig Anwendung in mechanischen Uhren, bei Kranen und Seilwinden.

  • ME7 Spiralfeder

    Viele Konstruktionen Leonardos enthalten unterschiedliche Federn als Energiespeicher, z.B. das Katapult und die Antriebe von Automaten und Fahrzeugen. Neben Zug-, Druck- und Torsionsfedern hat Leonardo auch diese auf Biegung beanspruchte Spiralfeder dargestellt. Damit sich beim Spannen und Loslassen des in Uhrzeigerrichtung gedrehten Handrades die gespannte Feder nicht schlagartig entspannen kann, ist aus Sicherheitsgründen ein Dreh-Dämpfer im Sockel eingebaut.

  • ME8 Steinzange

    Leonardos Steinzange ist eine selbstschließende Zange. Das bedeutet, dass die zu tragende Kraft proportional zur haltenden Kraft ist. Dadurch ist es sehr einfach, große Lasten zu heben. Sie wird auf den Baustellen des 15. Jahrhunderts schnell zu dem effektivsten Transportsystem für Steinblöcke. Auch heute noch nutzt man dieses Prinzip zur Beförderung von größeren Lasten, wie z.B. Tonnen und Steinplatten.

  • ME9 Planetengetriebe

    »Rad a dreht sich nach rechts, b nach links, doch c ebenfalls nach rechts.« So beschreibt Leonardo präzise die Funktion seines Planetengetriebes, das seinen Namen von der Bewegung der kleinen (Planeten-)Räder um das zentral angeordnete (Sonnen-)Rad hat. Er schreibt erste Theorien und fertigt erste Skizzen über ein Planetengetriebe an. Große Übersetzung bei kleinem Bauraum, eine hohe Leistungsdichte und große Wirkungsgrade stehen gegen hohe Kosten. Die Planetengetriebe, die wir heutzutage in verschiedenen Bereichen einsetzen, basieren auf diesen ersten Aufzeichnungen.

  • ME10 Stufengetriebe

    Wird das kegelige Käfigrad rechts als Antrieb verwendet, können an den Zahnradscheiben drei unterschiedliche Geschwindigkeiten abgegriffen werden. Das wird deutlich gemacht durch die hier von uns ergänzte Geschwindigkeitsanzeige. Leider findet sich kein Hinweis auf die von Leonardo gedachte mögliche Anwendung.