Wellen & Kupplungen

In der Mechanik sind Wellen und Kupplungen wichtige Bauelemente, um Energie zu übertragen.

Jeder hat im Auto schon einmal von einer Kupplung gehört, aber was ist das eigentlich genau und wie ist sie aufgebaut? Und was ist eigentlich eine Welle in der Mechanik?

simpleclub erklärt dir schnell und einfach, was es mit diesen zwei Maschinenelementen auf sich hat.

Wellen & Kupplungen einfach erklärt

Wellen sind Maschinenelemente, die mechanische Energie weiterleiten, z.B. vom Motor auf die Räder bei einem Auto. Sie werden in der Alltagssprache oft mit Achsen gleichgesetzt. Obwohl die Form gleich ist, besteht ein entscheidender Unterschied zwischen Wellen und Achsen:
Wellen übertragen Drehmoment und Energie, während Achsen lediglich stützen. Demnach erfolgt die Belastung von Wellen vor allem auf Verdrehung (auch: Torsion). Zusätzlich können Wellen auf Biegung beansprucht werden. Achsen dagegen werden ausschließlich auf Biegung belastet - sie können kein Drehmoment übertragen.

Kupplungen sind Elemente, die zur Übertragung der Energie von einer Welle auf die andere zum Einsatz kommen. Auf diese Weise kann Antriebsdrehmoment übertragen werden.
Es wird unterschieden zwischen schaltbaren und nicht schaltbaren Kupplungen.
Nicht schaltbare Kupplungen können Verbindungselemente zwischen zwei Wellen sein, z.B. ein Gelenk.
Eine schaltbare Kupplung kann einen Antriebsstrang zeitweise unterbrechen. Das ist bei einem Auto z.B. während des Schaltvorgangs erforderlich. Die klassische Kupplung in einem Auto, die mit dem Fußpedal bedient wird, ist folglich eine schaltbare Kupplung.

Definition Wellen & Kupplungen

Wellen

Wellen werden direkt von Zahnrädern, Kupplungen, Ketten oder Riemen angetrieben. Sie übertragen mechanische Energie, meist Drehmoment.
Durch die auftretenden Kräfte werden sie vor allem auf Verdrehung (auch: Torsion) beansprucht. Je nach Einbauart können sie - ähnlich zu Achsen - auch auf Biegung beansprucht sein.
Wellen werden normalerweise von zwei Lagern gelagert. Diese nehmen die auftretenden radialen und axialen Kräfte auf und übertragen diese an das Gehäuse.

Unterschied Welle und Achse

Es ist wichtig den Unterschied zwischen Wellen und Achsen zu kennen und die Wörter richtig anzuwenden.

Wellen und Achsen am Auto

Eine gängige Formulierung ist, dass ein Auto zwei Achsen hat: Vorder- und Hinterachse.
Streng genommen ist das nicht korrekt. Ein Auto hat nur auf der Seite eine Achse verbaut, an der die Räder nicht angetrieben sind.
Bei einem Auto mit Vorderradantrieb sind die Räder vorne durch eine Antriebswelle mit dem Motor verbunden. Hinten sind die Räder freilaufend durch eine Achse gestützt.

Kupplungen

Kupplungen dienen zur Übertragung mechanischer Energie zwischen Wellen. Sie können verschiedene Aufgaben haben:

Kupplungen können in schaltbare und nicht schaltbare Kupplungen unterteilt werden.

Nicht schaltbare Kupplungen

Bei nicht schaltbaren Kupplungen sind die Wellen fest miteinander verbunden. Es wird unterschiedene zwischen starren und nachgiebigen Kupplungen.
Bei starren Kupplungen sind die Wellen so miteinander verbunden, als wären sie ein Stück.
Bei nachgiebigen Kupplungen werden Bewegungen in Längs- und Querrichtung zugelassen sowie Winkelbeugung.

Schaltbare Kupplungen

Bei schaltbaren Kupplungen kann die Verbindung zwischen dem treibenden und getriebenen Teil einer Maschine getrennt werden. Es kann zwischen formschlüssigen und kraftschlüssigen Kupplungen unterschieden werden.

Bei formschlüssigen Kupplungen wird die Kraft durch die Seitenflächen der zwei ineinandergreifende Kupplungselemente übertragen. Diese Kupplungsart kann nur im Stillstand oder im Gleichlauf geschaltet werden.

Bei kraftschlüssigen Kupplungen findet die Kraftübertragung durch Reibkräfte aufgrund der Anpresskraft statt. Sie können im Stillstand und in Betrieb geschaltet werden.

Wellen & Kupplungen Beispiele

Wellen werden überall dort eingesetzt, wo Energie in Form von Drehmoment übertragen werden muss. In einem technischen System wird die Energie aus der Antriebseinheit (z.B. Elektromotor, Verbrennungsmotor) fast immer durch eine Welle zur Arbeitseinheit transportiert. In fast jedem technischen System mit Antrieb kommen daher Wellen zum Einsatz.

Trennbare Kupplungen werden in Getrieben als Schaltelement eingesetzt. Nicht trennbare Kupplungen dienen als Verbindungselement zwischen Wellen in technischen Systemen. z.B. in Form eines Gelenks.

Wellen & Kupplungen Zusammenfassung

Wellen und Kupplungen sind wichtige Funktionselemente im Maschinenbau.

Wellen sind Maschinenelemente, die mechanische Energie, meist in Form von Drehmoment, weitergeben. Dadurch werden Wellen auf Verdrehung (auch: Torsion) beansprucht.
Achsen werden im Gegensatz zu Wellen kein Drehmoment übertragen und werden ausschließlich auf Biegung belastet.

Kupplungen dienen zur Übertragung von Drehmoment zwischen Wellen.
Es gibt schaltbare und nicht schaltbare Kupplungen.
Nicht schaltbare Kupplungen lassen sich weiter unterteilen in eine starre und nachgiebige Ausführung.