Was ist eine Antriebswelle?
Eine Antriebswelle (englisch: driveshaft) ist eine rotierende Welle, die dazu dient, die Kraft einer Antriebsmaschine auf rotierende Geräte zu übertragen.
Gelenkwellen sind allgemein als Antriebswellen in Kraftfahrzeugen bekannt, werden aber auch häufig zur Kraftübertragung in Schiffen, Industriemaschinen, Baumaschinen und Schienenfahrzeugen eingesetzt. Antriebswellen müssen nicht in einer geraden Linie vom Antriebsaggregat zum Übertragungsaggregat angeordnet sein, sondern können die Leistung auch über Gleichlaufgelenke übertragen.
Insbesondere in Kraftfahrzeugen werden Antriebswellen benötigt, um Räder mit großen Schwingungsverschiebungen anzutreiben.
Anwendungen von Antriebswellen
Antriebswellen werden am häufigsten in Kraftfahrzeugen verwendet. Antriebswellen in Automobilen sind Bauteile, die die Kraft des Motors auf die Räder übertragen.
Bei Fahrzeugen mit Vorderradantrieb wird die Kraft vom Motor über die Antriebswellen auf die Räder übertragen. Bei Fahrzeugen mit Hinterradantrieb wird die Kraft des Motors über die Kardanwelle auf ein hinteres Differentialgetriebe übertragen, das die Antriebswellen zum Antrieb der Räder nutzt.
Weitere Anwendungen außerhalb des Automobilbereichs sind die Verbindung zu Motoren in Gebläsen, Pumpen, Kompressoren, Kränen und Untersetzungsgetrieben sowie die Antriebswellen von Walzwerkswalzen und Spannrollen in Eisen- und Stahlmaschinen. Sie werden auch als Antriebswellen für Walzen in chemischen Maschinen, als Antriebswellen für Hydraulikpumpen in Baumaschinen und als Antriebswellen für Hydraulikpumpen in Fahrmischern verwendet. Weitere Anwendungen sind Antriebswellen für Arbeitsgeräte in landwirtschaftlichen Traktoren und Antriebswellen für Werkzeugmaschinen, Druck- und Papiermaschinen.
Funktionsweise der Antriebswellen
Antriebswellen in Fahrzeugen und anderen Geräten verlaufen in der Regel nicht geradlinig von der Motoreinheit zur Radantriebseinheit. Daher werden an beiden Enden der Welle Gleichlaufgelenke angebracht, um eine reibungslose Kraftübertragung mit konstanter Geschwindigkeit auch bei Winkeln zu gewährleisten. Es gibt zwei Arten von Gleichlaufgelenken: feste und gleitende.
1. Fester Typ
Dieser Typ kann nicht in Richtung der Antriebswelle gleiten und besteht aus einem Außen- und einem Innenring im Bereich des Gleichlaufgelenks, wobei mehrere Stahlkugeln im Außenring und außerhalb des Innenrings angeordnet sind. Durch diese Stahlkugeln kann das Gleichlaufgelenk abgewinkelt werden.
2. Gleitende Ausführung
Dieses System ermöglicht das Gleiten in Richtung der Antriebsachse und ist in zwei Varianten erhältlich: Bei der einen sind die Nuten im Außen- und Innenring parallel zur axialen Richtung. Bei der anderen Variante ist ein dreiachsiges Bauteil auf einer der rotierenden Wellen montiert, mit einer Rolle an jedem Ende. Bei einer Drehung in einem Betriebswinkel rollen die Rollen in Nuten im Inneren des Gehäuses und ermöglichen so ein axiales Gleiten.
Weitere Informationen zu Antriebswellen
1. Lebensdauer
Die Lebensdauer der Antriebswellen ist im Allgemeinen die Zeit, die vergeht, bis das Gleichlaufgelenk so weit abgenutzt ist, dass es Geräusche macht oder bricht. Bei einem Auto liegt die ungefähre Laufleistung bei 200 000 km. Ein Anzeichen dafür, dass sich eine Antriebswelle dem Ende ihrer Lebensdauer nähert, ist das Auftreten ungewöhnlicher Geräusche.
Das Geräusch ist am leichtesten bei Fahrzeugen mit Frontantrieb zu erkennen, wo beim Beschleunigen ein rasselndes Geräusch auftreten kann, wenn der Winkel des Gleichlaufgelenks aufgrund der Lenkung groß ist. Die Ursache für das Geräusch ist ein übermäßiges Spiel aufgrund von Verschleiß des Innen- und Außenrings sowie der Stahlkugeln, die die wichtigsten Teile des Gleichlaufgelenks sind.
Die Hauptursachen für den Verschleiß sind eine Verschlechterung der Schmierleistung aufgrund einer Verschlechterung oder Verringerung der Fettmenge, die zur Schmierung im Gleichlaufgelenk versiegelt ist. Sowie ein beschleunigter Verschleiß durch das Eindringen von Fremdkörpern wie Sand in das Gelenk.
Eine Verschlechterung des Schmierfetts kann durch Alterung aufgrund langfristiger Nutzung, durch frühzeitige Verschlechterung aufgrund von Wärmeentwicklung in der Verbindung durch anhaltend hohe Lasten, durch Verschlechterung aufgrund von Feuchtigkeitsverschmutzung usw. verursacht werden. Die meisten Ursachen für einen niedrigen Fettgehalt und Fremdkörper in den Gelenken sind auf eine Verschlechterung oder Beschädigung der faltenbalgartigen Teile zurückzuführen, die die Gelenke schützen, die so genannten Manschetten.
2. Antriebswellenmanschetten
Die Faltenbälge zum Schutz der Gelenke werden hauptsächlich aus Gummi oder flexiblem Harz hergestellt. Die Faltenbälge haben die Form eines zylindrischen Faltenbalgs und werden so angebracht, dass sie das gesamte Gelenk abdecken; sie werden durch ein Metallband gesichert, das an beiden Enden festgezogen wird.
Die Hauptfunktionen der Manschette bestehen darin, das Schmierfett im Gelenk zu halten und das Eindringen von Fremdkörpern zu verhindern. Bei der äußeren Inspektion der Antriebswellen ist darauf zu achten, dass die Manschette nicht gerissen ist und dass kein Fett aus den Befestigungspunkten austritt. Eine verminderte Schmierung und Fremdkörper in den Gelenken beschleunigen den Verschleiß.
Für den Austausch der Manschette musste früher die Antriebswelle aus dem Fahrzeug ausgebaut werden, aber inzwischen gibt es geteilte Manschetten, die den Austausch der Manschette ohne Ausbau des Fahrzeugs ermöglichen. Nachdem die alte Manschette entfernt wurde, wird die neue, zweigeteilte Manschette zwischen den Gelenken angebracht, und die Verbindungsstellen werden mit Hilfe von Klebstoff und Hitze zusammengeschweißt, um eine ähnliche Festigkeit wie bei herkömmlichen Produkten zu erreichen. Beim Austausch der Manschette wird auch das Fett im Inneren durch ein neues ersetzt, wodurch die Schmierleistung wiederhergestellt wird.