Arten von Kupplungsverbindungen
Inhalt
Eine Kupplung ist ein spezielles Gerät (Fahrzeugelement), das die Enden der Wellen und die darauf befindlichen beweglichen Teile verbindet. Der Kern einer solchen Verbindung besteht darin, mechanische Energie zu übertragen, ohne ihre Größe zu verlieren. Gleichzeitig können die Kupplungen je nach Einsatzzweck und Ausführung auch zwei nahe beieinander liegende Wellen verbinden.
Die Rolle von Kupplungsgelenken beim Betrieb eines Autos kann kaum überschätzt werden: Sie sollen hohe Belastungen von Mechanismen ableiten, den Verlauf der Wellen anpassen, für die Trennung und Verbindung der Wellen während des Betriebs sorgen usw.
Kopplungsklassifizierung
Die gängigsten Kupplungstypen in der Automobilindustrie sind heute standardisiert, es gibt jedoch eine Reihe von Vorrichtungen, die nach individuellen Maßen für jede bestimmte Automarke hergestellt werden. Angesichts des Hauptzwecks der Kupplung (Übertragung des Drehmoments ohne Änderung seines Wertes) gibt es mehrere Haupttypen von Vorrichtungen:
- nach dem Prinzip der Steuerbarkeit - unmanaged (permanent, statisch) und self-managed (automatisch);
- nach Gruppen und unterschiedlichen Funktionen im Auto - starr (dazu gehören Hülsen-, Flansch- und Längswendelkupplungen);
- Um den Verbindungswinkel zwischen zwei koaxialen Wellen einzustellen, werden Gelenkkupplungen verwendet (ihre Haupttypen sind Zahnrad und Kette).
- entsprechend den Möglichkeiten des Lastausgleichs beim Fahren (mit Sternmechanismus, Hülsenfinger und Elementen mit Schale);
- durch die Art der Verbindung/Trennung zweier Wellen (Nockenwelle, Nockenscheibe, Reibungswelle und Fliehkraftwelle);
- vollautomatisch, also unabhängig von den Aktionen des Fahrers gesteuert (Überlauf, Fliehkraft und Sicherheit);
- über die Nutzung dynamischer Kräfte (elektromagnetisch und einfach magnetisch).
Beschreibung jedes Artikels
Für eine detailliertere Betrachtung der Funktionen und des Aufbaus der einzelnen Kopplungsverbindungen wird die folgende Beschreibung angeboten.
Nicht verwaltet
Sie zeichnen sich durch ihre statische Position und ihr schlichtes Design aus. Es ist möglich, verschiedene Einstellungen und Anpassungen in ihrer Arbeit nur in einem spezialisierten Autoservice bei völligem Stillstand des Motors vorzunehmen.
Bei der Blindkupplung handelt es sich um eine völlig statische und eindeutig feste Verbindung zwischen den Wellen. Der Einbau dieser Kupplungsart erfordert eine besonders genaue Zentrierung, da bereits bei einem kleinen Fehler die Funktion der Wellen gestört oder grundsätzlich unmöglich ist.
Die Hülsenkupplung gilt als die einfachste aller Blindkupplungsarten. Dieses Element besteht aus einer mit Stiften ausgestatteten Buchse. Der Einsatz von Muffenkupplungen hat sich bei Fahrzeugen, deren Betrieb keine hohen Belastungen mit sich bringt (Stadtlimousinen), durchaus bewährt. Traditionell werden Blindmuffenkupplungen auf Wellen mit kleinem Durchmesser – nicht mehr als 70 mm – montiert.
Die Flanschkupplung gilt heute als eines der am häufigsten verwendeten Verbindungselemente in Autos aller Art. Sie besteht aus zwei gleichgroßen Kupplungshälften, die miteinander verschraubt werden.
Dieser Kupplungstyp dient zur Verbindung zweier Wellen mit einem Querschnitt von 200 mm. Aufgrund ihrer geringen Größe und ihres vereinfachten Designs können Flanschkupplungen sowohl in preisgünstigen als auch in Luxusautos eingesetzt werden.
Die ausgleichende Ausführung der Kupplungen (starre Kupplung) dient zum Ausrichten aller Arten von Wellenaufnahmen. Unabhängig davon, entlang welcher Achse sich die Welle bewegt, werden alle Mängel bei der Installation oder beim Fahren des Fahrzeugs ausgeglichen. Durch die Arbeit der Ausgleichskupplungen wird die Belastung sowohl der Wellen selbst als auch der Axiallager reduziert, was eine lange Lebensdauer der Mechanismen und des gesamten Fahrzeugs gewährleistet.
Der Hauptnachteil beim Betrieb dieses Kupplungstyps besteht darin, dass es kein Element gibt, das Straßenstöße abmildern würde.
Die Nockenscheibenkupplung hat folgenden Aufbau: Sie enthält zwei Halbkupplungen und eine dazwischen liegende Verbindungsscheibe. Bei ihrer Arbeit bewegt sich die Scheibe entlang der in die Kupplungshälften geschnittenen Löcher und nimmt dadurch Anpassungen an der Funktion der Koaxialwellen vor. Natürlich geht die Scheibenreibung mit einem schnellen Verschleiß einher. Daher sind eine regelmäßige Schmierung der Kupplungsflächen und eine schonende, nicht aggressive Fahrweise erforderlich. Um die Lebensdauer zu verlängern, werden Nockenscheibenkupplungen heute außerdem aus den verschleißfeststen Stahllegierungen hergestellt.
Der Aufbau der Zahnkupplung wird durch zwei Kupplungshälften bestimmt, die auf ihrer Oberfläche eine spezielle Verzahnung aufweisen. Darüber hinaus sind die Kupplungshälften zusätzlich mit einem Clip mit Innenverzahnung ausgestattet. Dadurch kann die Zahnkupplung das Drehmoment auf mehrere Arbeitszähne gleichzeitig übertragen, was auch für eine höhere Tragfähigkeit sorgt. Aufgrund ihres Aufbaus hat diese Kupplung sehr kleine Abmessungen, was sie in Autos aller Art gefragt macht.
Elemente für Zahnkupplungen bestehen aus kohlenstoffgesättigten Stählen. Vor dem Einbau müssen die Elemente einer Wärmebehandlung unterzogen werden.
Kompensierende elastische Kupplungen korrigieren im Gegensatz zu kompensierenden starren Kupplungen nicht nur die Ausrichtung der Wellen, sondern reduzieren auch die beim Schalten auftretende Belastungskraft.
Die Hülsen-Bolzen-Kupplung besteht aus zwei Kupplungshälften, die durch Finger verbunden sind. An den Enden der Finger werden Spitzen aus Kunststoff angebracht, um die Belastungskraft zu reduzieren und zu mildern. Gleichzeitig ist die Dicke der Spitzen selbst (bzw. Buchsen) relativ gering und daher auch die Federwirkung nicht groß.
Diese Kupplungsvorrichtungen werden häufig in Komplexen elektrischer Antriebseinheiten eingesetzt.
Die Verwendung einer Kupplung mit Schlangenfedern erfordert die Übertragung eines großen Drehmoments. Konstruktiv handelt es sich um zwei Kupplungshälften, die mit Zähnen einer einzigartigen Form ausgestattet sind. Zwischen den Kupplungshälften befinden sich Federn in Form einer Schlange. In diesem Fall ist die Kupplung in einer Tasse montiert, was zum einen den Arbeitsplatz jeder einzelnen Feder einspart und zum anderen die Funktion übernimmt, die Elemente des Mechanismus mit Schmiermittel zu versorgen.
Die Herstellung der Kupplung ist teurer, aber aufgrund ihrer langlebigen Leistung eignet sich diese Art von Mechanismus für Premiumautos.
Kontrollierte
Der Hauptunterschied zu ungesteuerten Schächten besteht darin, dass koaxiale Schächte geschlossen und geöffnet werden können, ohne den Betrieb der Antriebseinheit zu unterbrechen. Aus diesem Grund erfordern gesteuerte Kupplungstypen eine äußerst sorgfältige Vorgehensweise bei der Installation und Ausrichtung der Wellenanordnungen.
Die Nockenkupplung besteht aus zwei Halbkupplungen, die durch spezielle Vorsprünge – Nocken – miteinander in Kontakt stehen. Das Funktionsprinzip solcher Kupplungen besteht darin, dass beim Einschalten eine Halbkupplung mit ihren Vorsprüngen starr in die Hohlräume der anderen eindringt. Dadurch wird eine zuverlässige Verbindung zwischen ihnen erreicht.
Der Betrieb der Nockenkupplung geht mit erhöhter Geräuschentwicklung und sogar Stößen einher, weshalb es üblich ist, bei der Konstruktion Synchronisierungen zu verwenden. Aufgrund der Anfälligkeit für schnellen Verschleiß werden die Kupplungshälften selbst und ihre Nocken aus langlebigen Stählen gefertigt und anschließend feuergehärtet.
Reibungskupplungen arbeiten nach dem Prinzip der Drehmomentübertragung aufgrund der Kraft, die durch Reibung zwischen den Oberflächen der Elemente entsteht. Gleich zu Beginn der Arbeitstätigkeit kommt es zu einem Schlupf zwischen den Kupplungshälften, d. h. ein sanftes Einschalten des Gerätes ist gewährleistet. Die Reibung bei Reibungskupplungen wird durch den Kontakt mehrerer Lamellenpaare erreicht, die sich zwischen zwei gleich großen Halbkupplungen befinden.
selbstverwaltet
Hierbei handelt es sich um eine Art automatische Kupplung, die mehrere Aufgaben in einer Maschine gleichzeitig übernimmt. Erstens begrenzt es die Größe der Belastungen. Zweitens überträgt es die Last nur in eine genau vorgegebene Richtung. Drittens schalten sie sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit ein oder aus.
Eine häufig verwendete Art selbstgesteuerter Kupplung ist die Sicherheitskupplung. Sie wird in die Arbeit einbezogen, sobald die Belastungen beginnen, einen vom Hersteller der Maschine festgelegten Wert zu überschreiten.
Für den Sanftanlauf werden in Fahrzeugen Fliehkraftkupplungen eingebaut. Dadurch kann die Antriebseinheit schneller ihre Höchstgeschwindigkeit erreichen.
Überholkupplungen hingegen übertragen das Drehmoment nur in eine bestimmte Richtung. Dadurch können Sie die Geschwindigkeit des Fahrzeugs erhöhen und die Leistung seiner Systeme optimieren.
Die wichtigsten heute verwendeten Kupplungstypen
Die Haldex-Kupplung erfreut sich im Automobilmarkt großer Beliebtheit. Die erste Generation dieser Kupplung für Allradfahrzeuge wurde bereits 1998 auf den Markt gebracht. Zum Zeitpunkt des Radschlupfes war die Kupplung nur an der vorderen Antriebsachse blockiert. Aus diesem Grund erhielt Haldex damals viele negative Rückmeldungen, da die Funktion dieser Kupplung es nicht ermöglichte, das Auto bei Drifts oder Slips sanft zu kontrollieren.
Seit 2002 gibt es ein verbessertes Haldex-Modell der zweiten Generation, seit 2004 das dritte, seit 2007 das vierte und seit 2012 die letzte, fünfte Generation. Bisher kann die Haldex-Kupplung sowohl an der Vorderachse als auch an der Hinterachse verbaut werden. Das Autofahren ist sowohl durch die Konstruktionsmerkmale der Kupplung als auch durch innovative Verbesserungen wie eine ständig laufende Pumpe oder eine hydraulisch oder elektrisch gesteuerte Kupplung deutlich komfortabler geworden.
Kupplungen dieser Art werden aktiv bei Volkswagen-Fahrzeugen eingesetzt.
Torsen-Kupplungen gelten jedoch als häufiger (installiert bei Skoda, Volvo, Kia und anderen). Diese Kupplung wurde von amerikanischen Ingenieuren speziell für Sperrdifferentiale entwickelt. Die Arbeitsweise von Torsen ist sehr einfach: Sie gleicht die Drehmomentzufuhr zu den durchdrehenden Rädern nicht aus, sondern leitet lediglich die mechanische Energie auf das Rad um, das eine zuverlässigere Haftung auf der Fahrbahnoberfläche hat.
Der Vorteil von Differentialvorrichtungen mit Torsen-Kupplung liegt in ihren geringen Kosten und der sofortigen Reaktion auf Änderungen im Radbetrieb während der Fahrt. Die Kupplung wurde immer wieder weiterentwickelt und gilt heute als die beliebteste in der modernen Automobilindustrie.
Kupplungen warten
Wie jede andere Einheit oder jeder Mechanismus eines Fahrzeugs benötigen auch Kupplungsvorrichtungen eine hochwertige Wartung. Die Spezialisten der Favorit Motors-Unternehmensgruppe korrigieren die Funktion von Kupplungen jeglicher Art oder ersetzen deren Komponenten.
