Homokinetisches Gelenk

Ein homokinetisches Gelenk, auch Gleichlaufgelenk, ist ein Gelenk zur gleichmäßigen Winkelgeschwindigkeit- und Drehmomentübertragung von einer Welle auf eine winklig dazu angebrachte zweite Welle.

Animation eines Gleichlaufgelenks nach Rzeppa

Verschiebe-Gleichlaufgelenk Bauart LÖBRO VL ohne Faltenbalg und ohne Schmierfett in Neutralstellung

Gleichlaufgelenk Bauart LÖBRO VL mit eingesteckter Antriebswelle, etwas ausgelenkt

Aufgaben

Hobson-Kupplung (Hobson's joint), wie sie in einem Elbow engine verwendet wird

Gleichlaufgelenke werden im Maschinenbau und an Antriebswellen im Automobilbau verwendet. Sie übertragen – anders als einfache Kardangelenke – die Drehbewegung gleichförmig, das heißt, die Winkelgeschwindigkeiten der An- und Abtriebsseite weichen nicht voneinander ab. Somit werden Unregelmäßigkeiten im Antriebsstrang und zusätzliche Belastungen der umgebenden Komponenten vermieden. Die größte Verbreitung finden Gleichlaufgelenke im Fahrzeugbau. Es existieren viele Bauformen, zum Beispiel bei Automobilen, wenn der Beugewinkel auf beiden Seiten gleich ist und die inneren Gabeln und die Beugung in einer Ebene liegen (Z-, W-Anordnung). Die folgend aufgelisteten Typen sind eine Auswahl der vielen Konstruktionen.

Arten

Weitwinkelgelenke

Gleichlaufgelenk Bauart Tracta

Patentzeichnung eines Thompson-Gleichlaufgelenks (TCVJ)

Weitwinkelgelenke sind typischerweise bei Fahrzeugen mit Frontantrieb oder Allradantrieb erforderlich. Sie ermöglichen die bei Lenkachsen erforderliche Auslenkung der Räder und dabei Beugewinkel bis zu ca. 50°.

• Homokinetisches Kreuzgelenk – eine spezielle Ausführung des Doppelkreuzgelenks
• Tracta-Gelenk – verwendet ab 1927 bei Tracta selbst und später in Lizenz von DKW, Adler und dem Zulieferer Bendix in den USA. Es besteht aus Gabeln auf den Wellenenden und zwei auf ihnen gleitenden Zwischenstücken. Während des Zweiten Weltkrieges fand es sich in allradgetriebenen Geländefahrzeugen, wie etwa dem Jeep.
• Weitwinkel-Kugelgelenk. Der beim US-amerikanischen Hersteller Ford angestellte Ingenieur Alfred Hans Rzeppa erfand 1928 ein Gleichlaufgelenk mit in einem Käfig laufenden Kugeln. Es zeichnet sich durch großen Auslenkwinkel, relativ einfache Fertigung und gute Lebensdauer aus. Inzwischen ist es in nahezu allen frontgetriebenen Autos eingebaut.

Verschiebegelenke

Bei den meisten Radantrieben muss beim Einfedern des Rades die Längenänderung der Antriebswelle ausgeglichen werden. Diese Art von Gelenken wird getriebeseitig bei Fahrzeugen mit Frontantrieb und allgemein bei Fahrzeugen mit Heckantrieb verwendet. Sie ermöglichen Winkelauslenkungen bis etwa 20° und Verschiebungen bis 30 mm.

• Tripodegelenk enthält zwischen dem inneren und dem äußeren Teil drei bombierte Rollen.
• Gleichlaufverschiebegelenk mit Kugeln in einem Käfig, ähnlich dem Rzeppa-Gelenk. Patent der Offenbacher Firma Löhr und Bromkamp (LÖBRO – heute Teil von GKN Driveline Deutschland).

Wartung

Gleichlaufgelenk einer Antriebswelle mit Achsmanschette

Gleichlaufgelenke müssen durch eine Fettpackung geschmiert werden, weshalb sie in der Regel mit einer Achsmanschette (Gummi oder TPE-Material) gegen Verschmutzung gekapselt werden. Diese ist gewöhnlich einteilig ausgeführt und wird zur Montage über die Welle gestülpt, weshalb die Welle zu diesem Zweck von dem angetriebenen Element (z. B. dem Kfz-Vorderrad) abgebaut werden muss.

Literatur

• Graf von Seherr-Thoss, Schmelz, Aucktor: Gelenke und Gelenkwellen. Berechnung, Gestaltung, Anwendungen. Springer, 2002, ISBN 3-540-41759-1.

Weblinks

Commons: Homokinetisches Gelenk – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Bild Tracta-Gelenk
• Kugelgelenk auf kfz-tech.de
• Tripodgelenk auf kfz-tech.de
• Constant-Velocity-Joints (mit kurzem Text zu Rzeppa-Gelenk; englisch)