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Automatikgetriebe

2022-04-19T14:22:33Z

Schmidt:

Ein Fahrzeuggetriebe ist das [[Getriebe]] im Antriebsstrang eines Fahrzeuges, das die Motordrehzahl auf die Antriebsdrehzahl übersetzt. Es wird meist als Wechselgetriebe ausgeführt und ist bei Kraftfahrzeugen notwendig, um das relativ schmale sinnvoll nutzbare Drehzahlband des Verbrennungsmotors allen Geschwindigkeitsbereichen zur Verfügung zu stellen.

== Schaltgetriebe ==

Dieses Getriebe ist zumeist ein Schaltgetriebe (oder Wechselgetriebe): mehrere Zahnradsätze erlauben unterschiedliche Untersetzungsverhältnisse. Weiter ist ein Rückwärtsgang für die Drehrichtungsumkehr erforderlich. Ein Verbrennungsmotor hat (bis auf wenige Ausnahmen) immer nur eine vorgegebene Drehrichtung, ein Fahrzeug muss jedoch gelegentlich auch rückwärts fahren.

Die auch heute noch am häufigsten anzutreffende Getriebeart erfordert zum Wechseln der Übersetzungen eine Unterbrechung des Kraftflusses: die Kupplung ermöglicht dies. Es wird (vom Fahrer) ausgekuppelt, dann der neue Gang eingelegt und wieder eingekuppelt.

== Automatische Schaltgetriebe ==

Ein automatisches Schaltgetriebe, von einigen Firmen auch automatisiertes Schaltgetriebe genannt, ist ein Schaltgetriebe, bei dem nicht der Fahrer die Kupplung und Schaltung des Getriebes betätigt, sondern eine elektronische Steuereinheit. Diese Mischform aus konventionellem und automatischem Getriebe bietet häufig auch die Möglichkeit, zwischen beiden Varianten zu wählen. So kann man den Wählhebel der Schaltung in einen voll automatischen Modus legen, oder durch Antippen des Hebels nach vorne oder nach hinten den nächsthöheren oder niederen Gang einlegen. Ein Vorteil dieser Getriebeart ist die Vereinigung des geringeren Benzinverbrauchs einer herkömmlichen Schaltung mit der Bequemlichkeit einer automatischen Schaltung, wobei oftmals zusätzlich noch die volle Freiheit der Gangwahl erhalten bleibt. Eine Sonderform ist das Direktschaltgetriebe.

Die Kupplung wird hydraulisch betätigt.

Diese Variante gibt es unter anderem im VW Lupo 3L ,im MCC Smart, im Opel Corsa oder Astra als Easytronic oder in diversen Ford Modellen als Durashift. Bei Mercedes-Benz heißt sie Sprintshift, bei Renault Quickshift, bei Fiat und Alfa Romeo Selespeed und bei BMW SMG.

== Automatikgetriebe ==

Mittlerweile sind auch Automatikgetriebe weit verbreitet, die ein Kupplungspedal im Fahrzeug überflüssig machen. Dennoch aber ist eine Kupplung (oder mehrere) im Kraftfluss enthalten, zumeist in Form eines Drehmomentwandlers. Ein Automatikgetriebe wechselt nach einer vom Konstrukteur vorgegebenen Logik die Gänge selbsttätig, der Fahrer muß nicht eingreifen. Die Steuerung des Getriebes erfolgt hydraulisch oder zunehmend bereits elektronisch. Die Gangwechsel erfolgen einigermaßen weich, da kein 100%iger Kraftschluß im Drehmomentwandler vorliegt.

Ein Automatikgetriebe ist häufig ein Planetengetriebe. Es gibt Getriebe mit zwei bis sieben Fahrstufen, die durch eine unterschiedliche Anzahl von Planetensätzen realisiert werden.

Ein Teil der vom Motor abgegebenen Leistung wird in Form von Reibungswärme auf Grund von Schlupf an das Öl abgegeben, weshalb der Spritverbrauch im Vergleich zu einem mit Schaltgetriebe ausgestatteten und ansonsten gleichen Fahrzeug höher liegen kann. Moderne Automatikgetriebe bieten eine mechanische Wandlerüberbrückung schon ab der ersten Fahrstufe (Gang), um diesen Mehrverbrauch an Kraftstoff wieder teilweise auszugleichen. Durch den prinzipiellen konstruktiven Vorteil des ununterbrochenen Kraftflusses das Automatikgetriebe überträgt auch während des Schaltvorgangs Kraft vom Antrieb zum Abtrieb sowie die bei modernen Produkten sehr kurzen Schaltzeiten und optimierten Schaltpunkte ist es inzwischen eine Glaubensfrage, ob ein Kraftfahrzeug mit Automatikgetriebe wirtschaftlicher oder unwirtschaftlicher arbeitet als sein handgeschaltetes Pendant. Fest steht jedoch, daß der Anschaffungspreis für ein Automatikgetriebe in den meisten Fällen wesentlich höher liegt als derjenige für ein Schaltgetriebe.

Viele Automatikgetriebe verfügen über eine Kick-down-Funktion. Über das bloße Vollgas hinaus wird dabei mittels Betätigung des Kickdownschalters am Anschlag des Gaspedals ein Signal an die Steuerung des Automatikgetriebes gesandt. Die Automatik schaltet in den niedrigst möglichen Gang zurück und schaltet, nachdem das Fahrzeug beschleunigt hat, erst bei der höchstmöglichen Drehzahl in den nächsthöheren Gang. Daher ist der Kick-down sehr belastend für den Motor.
Beim Rückschalten wird bei teureren Automatikgetrieben das Prinzip der Mehrfach-Rückschaltung genutzt: Der Schaltvorgang findet ggf. im Wege der Sprungschaltung statt, so dass Gangstufen - meist aber nur eine - übersprungen werden. Ein in modernen Fahrzeugen wählbares Schaltprogramm wird durch das Kick-down-Signal meist überlagert. Sinnvoll ist die Anwendung des Kick-downs vor allem bei Überholvorgängen.

== Halbautomatische Getriebe ==

Eine Sonderform der Schaltgetriebe sind halbautomatische Getriebe, bei denen man nicht kuppeln muss, aber selbst schaltet. Prinzipiell sind sie mechanische Getriebe mit Drehmomentwandler anstelle einer mechanisch betätigten Einscheibenkupplung. Beispiele sind der im VW Käfer und Karmann Ghia verbaute Saxomat oder die im Citroën CX erhältliche C-Matic.

Seit den frühen 90er Jahren gibt es auch Halbautomatikgetriebe mit automatischen Kupplungen. Diese z.B. von Mercedes-Benz und Saab verbauten Getriebe werden vom Fahrer per Hand geschaltet, eine elektronisch gesteuerte Hydraulik übernimmt aber die Betätigung der ansonsten normalen Einscheibenkupplung. Der Vorteil dieser Getriebebauart ist der fehlende Schlupf.

== Stufenlose Getriebe ==

Eine noch sehr selten verwendete Bauart mit hohem Wirtschaftlichkeitspotential stellt das Getriebe mit stufenlos variabler Untersetzung dar. Dieses Getriebe fand eine erste Massenanwendung in den 1960er Jahren in niederländischen DAF-Automobilen. Im wesentlichen wird die Kraft im stufenlosen Getriebe per Keilriemen zwischen Keilscheiben mit variablem Abstand übertragen (siehe Continuously variable transmission, CVT). Dieses Prinzip (Van Doorne) wurde inzwischen mit Metallgliederketten für weitaus höhere Drehmomenten weiterentwickelt.

Audi kam um 2000 mit der neuen Getriebebauart (multitronic) erstmals für leistungsstarke PKW auf den Markt. Der Vorteil stufenloser Getriebe liegt darin, dass der Entwickler über weite Bereiche die Motordrehzahl optimal für den vorliegenden Lastfall wählen kann, dies macht sich in niedrigerem [[Kraftstoffverbrauch]] bemerkbar. Der Nachteil kann in der Kundenakzeptanz liegen. So mancher Fahrer reagiert befremdet auf ein Fahrzeug, das beim Beschleunigen von Null auf 100 km/h stets mit der gleichen Motordrehzahl fährt ("Gummibandeffekt").
*[[stufenloses Automatikgetriebe]]
== Hydraulische Getriebe ==

Motoren mit sehr hoher Drehmomentabgabe, die aufgrund des oben angesprochenen schmalen sinnvoll nutzbaren Drehzahlbands ein Getriebe benötigen, sind z. B. in Diesellokomotiven (nicht jedoch dieselelektrischen Lokomotiven) zu finden. Da ausreichend dimensionierte mechanische Getriebe unverhältnismäßig große Bauformen aufweisen müßten, weicht man z. B. bei der Baureihe 218 der ehemaligen Deutschen Bundesbahn auf hydraulische Kraftübertragung aus.

== Weitere Getriebe in Kraftfahrzeugen ==

Auch an anderen Stellen außerhalb des Antriebsstrangs finden sich Getriebe: die Scheibenwischer werden von einem Elektromotor über Getriebe bewegt. Gleiches gilt auch bei elektrischen Fensterhebern. Auch die Sitzverstellung mittels Drehrädern zur Lehnenneigungseinstellung geschieht über Getriebe.

Nicht ignoriert werden soll auch der erweiterte Begriff des Maschinenbaus zu Getrieben: die Vorrichtungen für jegliche kinematisch gekoppelte Wandlung oder Umsetzung von Bewegungen werden "Getriebe" in einem allgemeinen Sinn genannt. Das normalerweise als Getriebe bekannte Rädergetriebe ist lediglich eine Unter- oder Sonderform des allgemeinen Getriebes.

Somit sind beispielsweise auch Öffnungsmechanismen von Türen und Hauben oder die Übertragung einer Pedalbewegung auf ein Fahrzeugaggregat im maschinenbaulich-kinematischen Sinn ein Fahrzeuggetriebe: die Schwenkbewegung des Pedals wird über eine Druckstange z. B. in eine lineare Bewegung oder eine Drehbewegung umgesetzt. Der flüssigkeitsgebundene Weg der Kraftübertragung zwischen Bremspedal und Radbremszylindern stellt ferner ein hydraulisches Getriebe dar.
{{www}}
* Video [https://www.youtube.com/watch?v=qcq4dZf_46c Funktion Automatikgetriebe (4-Gang) / Ravigneaux-Satz]
* [https://www.industrystock.com Firmendatenbank mit intern. Industrieunternehmen]
[[Kategorie:Fahrzeugtechnik]]
[[Kategorie:Lernfeld 13P: Antriebskomponenten reparieren]]

Kupplungen

2014-12-10T10:48:35Z

Schmidt: /* Hersteller und Lieferanten */

--[[Benutzer:Blackbird|S. Schneider]] 12:40, 8. Dez 2007 (CET)

{|
|__TOC__|| [[Bild:Anbaukupplung.gif]] '''Kupplungen''' sind wichtige [[Maschinenelemente]], die durch unterschiedliche Wirkweise vielseitig eingesetzt werden können, z. B.:
* in Getrieben als Schaltelement,
* in Fahrzeugen als Verbindungsglied von der Antriebseinheit am Motor zu der Abtriebseinheit, meist über SAE-Flansche oder SAE genormte Schwungräder. Bei PKW Fahrezeugen auch an der Kardanwelle.
* in Nc-Maschinen als Sicherheitseinrichtung (Durchrastkupplung) oder zur Drehmomentübertragung (Metallbalgkupplung),
* in älteren Fräsmaschinen zur Sicherung (Brechbolzenkupplung),
* als Übertragungselement für den Komfort und Schutz(Kardanwelle),
* um Bauteile bei angetriebenen Elementen leichter zu bauen und vor Stößen zu schützen (flexible Kupplungen),
* in der Marinetechnik für die Anbindung von Propellerwellen an den Schiffsdiesel oder das Getriebe,
* in hydraulischen Systemen (hydrodynamische Kupplung).
|}
==Funktion==

Die Hauptfunktion bei den Kupplungen ist das Übertragen von Rotationsenergien z. B. [[Drehmoment]]e, Drehbewegungen. Darüber hinaus sind folgende Funktionen wesentlich:

===Leistungsfunktion===
Kupplungen stellen Verbindungen z.B. zwischen der Antriebs- und Abtriebsseite, her und übertragen dort Drehmomenten, Drehbewegungen. Dies geschieht im [[Formschluss]] z.B. Klauenkupplung oder über [[Kraftschl%C3%BCssige_Verbindungen]], die mit Hilfe von Reibungskräften den Druck auf den Reibflächen der jeweiligen Kupplung erzeugt. Das Drehmoment kann auch in Sonderfällen hydraulisch (hydrodynamische Kupplungen) sowie über Induktion (Induktionskupplungen) übertragen werden.

===Ausgleichsfunktion===
Kupplungen gleichen radiale, axiale und winklige Wellenverlagerungen über Gelenke, verstellbare Schiebesitze aus. Elastische Kupplungen mildern und fangen Stöße und Drehmomentspitzen durch den Einsatz von elastischen Zwischenglieder ab. Über die Stauchung, Dehnung bzw. durch Torsion von elastischen Materialien werden die Verlagerungen ausgeglichen.

===Schaltfunktion===
Kupplungen übernehmen Schaltfunktionen, die Fremdbetätigt oder Selbstschaltend erfolgen kann. Die selbstschaltenen Kupplungen werden über das benötigte Drehmoment, oder über einer Drehrichtungsänderung betätigt.

Fremdbetätigte Kupplungen brauchen für den Schaltvorgang Signale oder Impulse, die mechanisch, hydraulisch, oder elektromagnetisch von Ausssen in das Kupplungssystem eingebracht werden müssen, dieses Signal schaltet nach Betätigung die Kupplung z.B. in den Leerlauf oder in einer neuen Getriebestufe.

===Sicherheitsfunktionen===

Kupplungen die eine Sicherheitsfunktion besitzen und deswegen in ein System eingebaut werden, können in 3 Kategorien eingeteilt werden:
*Momentbetätigte Kupplungen: Die Kuppplungen unterbrechen bei Überschreiten eines bestimmten Drehmoments die formschlüssige Verbindung und dienen so als einfacher Überlastschutz.
*Funktion mit dem Brechbolzen: Die Kupplungen besitzen eine festgelegte Sollbruchstelle die bei Überlastung bricht und das System vor weiteren Schaden bewahrt. Die Sollbruchstelle kann z.B. bei Kupplungen der Brechbolzen oder ein verbindende Bauteil, das eine geschwächte Stelle besitzt, sein.
*Funktion über die Rutschnabe: Die Rutschnarbe besitzt die gleiche Funktion wie der Brechbolzen. Die Kupplung wird aber nicht beim Einsatz durch Überlastung zerstört. Bei zu starker Belastung rasten die übertragenden Bauteile (Kugeln) aus den Eingriffsstellen (Nuten) aus und die Kupplung läuft im Leerlauf weiter. Nach dem abschwächen der Belastung rutschen die Kugeln wieder in die Eingriffsflächen, übernehmen dann wieder die übertragende Funktion.

Anwendungsgebiete die verschiedene Funktionsweisen erfordern werden über Kombinationen von unterschiedlichen Kupplungen erbracht, weiterhin erhöhen diese die Effektivität der Kupplung in dem Systems.

Weiters Informationsmaterial zu den Funktionsprinzipien und zu den einzelnen Bauarten gibt es unter [http://www.roloff-matek.de/praesentationen/kupplungen.pps Kupplungen], [http://www.roloff-matek.de/praesentationen/starrekupplungen.pps Starre Kupplungen]
[http://www.roloff-matek.de/praesentationen/ausgleichskupplungen.pps Ausgleichkupplungen],

==Aufbau==

Der Kupplungsaufbau setzt sich stark aus dem Anwendungsgebiet, den örtlichen Gegebenheiten, der Funktion und aus den technischen Vorgaben zusammen. Grundsätzlich sind Kupplungen in alle möglichen Variationen und für jede Aufgabe lieferbar. Entscheidend für den Aufbau einer Kupplung ist die Größe, die Funktionsweise, die unterschiedlichen Materialien und die passende Dimensionierung (Auslegung). Der Verschleiss von Kupplungselementen sollte ebenfalls für den Aufbau berücksichtigt werden.

===Formen und Materialien===

Die Kupplungsformen sind stark abhängig von dem Einsatzgebiet. Prinzipiell gilt die Regel: Um so größer das zu übertragene Drehmoment, um so größer, wuchtiger wird die Form ausfallen. Ausgenommen sind Sonderformen und spezielle Typen, die zum Übertragen von großen Momenten, Kräften entwickelt wurden oder die als Sicherheitseinheit zum Schutze des Systems eingesetz werden.
Die Bauteile bestehen aus den verschiedensten Materialien (Kunststoffe, Metalle, [[Leichtmetall]]e, etc.). Sonderformen (Sicherheitskupplungen) werden mit spezielle Werkstoffen ausgestattet, die stabiler oder schwächer (Brechbolzen) sind.

==Bauarten==

Die Bauarten der verschiedensten Kupplungen sind unterteilt in nichtschaltbare, schaltbare und in Sonderformen (Sicherheitskupplung)

====nichtschaltbare Kupplungen====
Nichtschaltbare Kupplungen verbinden Antriebswelle mit der Abtriebswelle. Von den nichtschaltbaren Kupplungen gibt es 3 Bauarten, die:
*starre Kupplungen: Scheibenkupplung, Wellenkupplung mit Kegelhülse.
*drehstarre Kupplungen: [[Gelenkwelle]]n, Topfgelenke und Bogenzahnkupplungen.
*elastische Kupplungen: Metallfederkupplung, Gummihülsenkupplung, Elastomerkupplung, fadenarmierte Gummikupplungen und Metalbbalgkupplung.

Siehe RM 13.3-13.4

====schaltbare Kupplungen====

Schaltbare Kupplungen unterbrechen die Verbindung zeitweise. Sie werden nach Art der Drehmomentübertragung, (Kraftschluss und Formschluss) unterschieden.
*formschlüssig: trennbare Klauenkupplung, schaltbare Zahnkupplung.
*kraftschlüssig: Einscheibenkupplung, Lamellenkupplung, Kegelkupplung.

Siehe RM 13.4-13.4.2

====Sonderformen====

Zu ihnen gehören die Sicherheitskupplungen (siehe Sicherheitsfunktion), die Induktionskupplungen (Prinzip wie ein Drehstrommotor), Freilaufkupplung und hydrodynamische Kupplungen (zu den starren Kupplungen zugehörig).
Die Sicherheitskupplung wir zumeist in 3 Ausführungen angeboten. 
*Sicherheitskupplungen: Brechbolzenkupplung, Zweiflächenrutschkupplung, Sperrkörpersicherheitskupplung. Durchrastkupplung, Anlaufkupplung 
*Induktionskupplungen: Synchronkupplung (dynamische wie auch statische Drehmomentübertragung), Asynchron- und Wirbelstromkupplung (Jeweils nur dynamische Drehmomentübertragung) 
*Freilaufkupplung: Formschlüssige Freilaufkupplung, Reibschlüssige Freilaufkupplung 
*hydrodynamische Kupplung: Hydrodynamische Kupplung mit konstanter Füllung, oder mit einer veränderten Füllung 

Siehe RM 13.4.4-13.4.6

'''Bilder von verschiedenen Kupplungen:'''

[[Bild:Balgkupplungen.jpg]] ''Balgkupplungen'' [[Bild:Roba_d_.jpg]] ''Elastische Ganzstahlkupplung'' 
[[Bild:Verschiebbare_Gelenkwelle.jpg]] ''Verschiebbare [[Gelenkwelle]]'' [[Bild:Elastische_Klauenkupplung.jpg]] ''Elastische Klauenkupplung'' [[Bild:Stahllamellenkupplung.jpg]] ''Stahllamellenkupplung''
[[Bild:Laschenkupplung Wiki.JPG]] ''Laschenkupplung''
[[Bild:Rutschnabe_mit_elastischer_Klauenkupplung.jpg]] ''Rutschnabe_mit_elastischer_Klauenkupplung'' 
[[Bild:Bogenzahnkupplung.jpg]] ''Bogenzahnkupplung'' [[Bild:Hochelastische_Kupplungen.jpg]] ''Hochelastische_Kupplung'' [[Bild:Mechanischbet%C3%A4tigte_Lamellenkupplung.jpg]] ''Mechanischbet%C3%A4tigte_Lamellenkupplung
'' [[Bild:Sicherheits_Rutschkupplung.pdf.jpg]] ''Sicherheits_Rutschkupplung'' [[Bild:Gelenkscheibenkupplung.jpg]] ''Elastische Kupplung''
[[Bild:Anwendung Elastische Kupplung am Industriemotor.JPG]] ''Hexaflex System Industriemotoren''

==Vor- & Nachteile==

Da jeder Kupplungstyp spezielle Eigenschaften besitzt, ist ein direkter Vergleich nur eingeschränkt möglich. Nachfolgend eine Auswahl wesentlicher Vor- & Nachteile:
{| {{tabelle}}
| '''Kupplungstyp''' || '''Vorteil''' || '''Nachteil'''
|-
| schaltbare Kupplungen ||
* Übertragung per Formschluss oder im Kraftschluss, je nach Kupplungstyp
* Im Betrieb (Formschluss) kein weiterer Kraftaufwand zur aufrechterhaltung nötig.
* Kraftschlüssige Kupplungen auch bei hoher Last schaltbar.
* Kupplungen können große Drehmomente trotz kleiner Bauweise übertragen.
|
* Formschlüssige Kupplungen nur im Stillstand schaltbar.
* Wärmeentstehung durch Schaltvorgänge
* Hoher Verschleiß der Reibflächen
* Hohe Kosten.
|-
| nicht schaltbare Kupplungen ||
* Drehstarre können Wellenversatz (radial, Axial) ausgleichen.
* Übertragen große Drehmomente bei kleiner Baugröße.
* Kupplungstypen (Klauenkupplung) ermöglichen eine Formschlüssige Verbindung.
* [[Gelenkwelle]]n gleichen großen Winkelversatz, ohne Drehmomentverlust, aus.
* [[Gelenkwelle]]n können Längen über Schiebesitze auzugleichen.
* Elastische Kupplungen nehmen Stöße und Schwingungen auf.
* Metallfederkupplungen sind für hohe Arbeitstemperaturen ausgelegt.
* Elastische Kupplungen dienen zum dämpfen von Drehmomentspitzen und zum Verändern von Eigenfrequenzen (FlexCon)
|
* Keine Trennung der Verbindung während des Betriebes.
* Starre Kupplungen dürfen keinen Wellenversatz haben.
|-
| Sonderkupplungen ||
* Kupplungen dienen zur Absicherung des Systems.
* Halten die Kosten bei Überlastung gering.
* Unterbrechen bei Überlast den Kraftschluss.
* Keine Ausfallzeiten des Systems nach Überlastung.
* Keine Austausch defekter Bauteile nötig.
|
* Teure Herrstellung mancher Kupplungen.
* Einbaugrößen sind begrenzt.
* Bei Brechbolzenkupplungen muss der Brechbolzen ausgetauscht werden.
* Unterbrechung der Betriebsdauer bei der Verwendung einer Brechbolzenkupplung
|}

===Kosten===

Die Kosten der Kupplungen sind nach dem Schwierigkeitsgrad der Herstellung und nach der Bauweise mit den unterschiedlichen Anforderungen gestaffelt. Für die starren, nicht schaltbare Kupplungen z.B. müssen weniger an Kosten eingeplant werden als für die, die diverse Neben-und Zusatzfunktionen wie z.B. Winkelversatz ausgleichen, als Sicherheitseinheit dienen oder eine Schaltfunktion haben. Ein wichtiges Kriterium ist daher die passende Auslegung der Kupplung, da der Kunde mit der richtigen Auslegung Kosten sparen kann. Zudem bieten Kupplungen den Vorteil, dass Sie als Sicherheitselement dienen können. Zuerst bricht die Kupplung oder schlatet sich vom Antrieb weg. Somit ist der Verschleiß bei teuren Teilen (Motor, Generator, Getriebe) wesentlich niedriger. Elastische Kupplungen z.B. ermöglichen eine leichtere Auslegung aller Antriebskomponenten, da Drehmomentspitzen aus dem System genommen werden. Diese bleiben in der Kupplung und werden in Wärme umgewandelt. Die Bruchlast der Komponenten muss also nicht so hoch ausgelegt werden. Somit können die Kosten der Kupplung leicht egalisiert werden. Wichtig ist, dass die Kupplung dabei nicht zu viel Verlaustleistung hat. Gerade sehr weiche Elastomerkupplungen leiden unter zu viel Elastomermasse. Die auftretende innere Erwärmung zerstört die Kupplung von innen heraus uns fällt dann plötzlich aus. Gummi ist naturgemäß ein schlechter Wärmeleiter. Eine Abfuhr nach außen nur ungenügend. Gegenmaßnahmen sind der Einbau weiterer mechanischer Elemente (z.B. Rutschkupplung) oder die Gummi-Verstärkung mit Fäden im FlexCon und Hexaflex System.

===Normung===

Die Normung der Kupplungen ist sehr umfangreich, deshalb lassen sich keine Normen klar definieren. Für weiteres Interesse in dem Bereich der Kupplungsnormung, siehe:
http://www.kupplungen.de/normen.htm

http://www.kupplungen.de/richtlinien.htm

Die Auslegung von Kupplungen geschieht nach der DIN 740.

Kupplungen gelten als unvollständige Maschinen und sind mit Einbau- und Montageanleitung auszuliefern. Siehe Maschinenrichtlinie.

==Dimensionierung==

Bei der Auswahl der passenden Kupplung werden die speziellen Eigenschaften der einzelnen Kupplungstypen herangezogen. Die Hersteller geben heutzutage meisst nur noch die spezifischen Daten der einbaufertigen Kupplungen vor, wonach der Kunde die passende auszuwählen hat. 
Die Kupplungsauswahl erfolgt über:
*Das Drehmoment(kräfte),
*die Aufgabe,
*die Funktionweise, und über
*das Einsastzgebiet.

Wenn eine Kupplungsbauart nicht für das jeweilige Anforderungsprofil ausreicht, werden auch Kombinationen von Kupplungen und deren unterschiedlichen Funktionsweise genutzt.
Grundsätzlich hängt die Auswahl und der Einsatz der Kupplung vor allem nach der Größe des zu übertragenden Drehmoment ab.

Tipps und weitere Hinweise Siehe RM 13.5
===Der Verschleiß===

Der Kupplungsverschleiß hängt von der Funktion der gängigen Kupplungen und dem Einsatzgebiet ab. Die Verschleissarten werden unter drei Funktionprinzipien unterschieden.

*Starre Kupplungen:
Die Hauptverschleißquelle liegt an dem Übergang von der Antriebsseite zur Abtriebsseite der Verbindung. Hauptverschleißteile bei formschlüssigen Kupplungen sind die Verbindungselemente (Bolzen, Schrauben, etc.), Gefährdung durch zu starker Beanspruchung der Verbindung oder durch auftretenden axialen Wellenversatz. Kupplungen die über einer reibschlüssigen Verbindung die Übertragung leisten, sind die Reibflächen die Hauptverschleissteile. Bei den hydrodynamischen Kupplungen sowie bei den Induktionskupplungen tritt aufgrund der Bauweise (berührungslosen Drehmomentübertragung) kein bzw. sehr geringer Verschleiss auf.

*Schaltbare Kupplungen: 
Die meissten Verschleißerscheinungen treten an den Schaltungselementen in der Kupplung auf. Die schaltenden Elemente, wie Kugeln, Stifte, Bolzen,etc., die die Energien übertragen, sind am stärksten gefährdet und deshalb auch die anfälligsten Bauteile in den jeweiligen Kupplungen.

*Sicherheitskupplungen (Sonderformen):
Bei den Sicherheitskupplungen muss unter zwei Arten von Verschleiss unterschieden werden, da es zwei Funktionsprinzipien gibt. 
1. In den Kupplungen, die mit einen Brechbolzen als Sicherheitselement versehen wurden, tritt der Verschleiß nur an den Brechbolzen in Form von Bruch, bzw. Abnutzung und darauf folgenden Bruch, auf. 
2. Bei den übrigen Sicherheitskupplungen treten Verschleißerscheinungen meisst, wie bei den vorigen Kupplungen an den Kraftübertragenden Elementen, an den Reibflächen ,auf.

===Auslegung===

Kupplungen werden nach dem Einsatzgebiet individuell ausgelegt. Die Kupplung isr erst optimal ausgelegt, wenn sie:
*leicht montierbar,
*wartungsfreundlich,
*finanzierbar,
*und dauerbeständig ist. 

Eine Überdimensionierung sollte wegen der zusätzlichen Kosten vermieden werden.
Siehe RM 13.2.5-13.3

==Berechnungen==

Eine reine rechnerische Auslegung ist bei den verschiedensten Typen schwer zu realisieren, deshalb geben die Hersteller Anwendungsdaten über Größe, etc. und den Einsatzgebieten, mit Motorenbeispiele etc. vor. Ein Berechnungsbeispiel ist die Berechnung zur Auslegung einer Einscheibenkupplung, die auf die Übertragung der Momente mit Reibkraft basiert.

=== Berechnung einer Scheibenkupplung ===
Die Scheibenkupplung basiert auf dem Reibungsverhalten der Kupplungsscheiben und wird deshalb auch als Haftreibungkupplung bezeichnet.
Die übertragbare Kraft (Drehmoment) der Kupplung ist nur so stark wie die Kupplungsdrehkraft FK. Die Kupplungsdrehkraft ist abhängig von der Anpreßkraft FN der Druckfedern oder ähnliches (üben Druck auf die Kupplungsscheibe aus), von der Haftreibungzahl µH (Vorgaben von den unterschiedlichen Reibbelägen, siehe Erfahrungswerte Tabelle) und von der Anzahl der Scheiben z. 
Das übertragbare Drehmoment Mk einer Kupplungsfläche (Scheibe) ist von dem mittlerer Drehkrafthalbmesser (Radius) und der Kupplungsdrehkraft abhängig. 
Die Anpreßkraft FN wird durch der zulässigen Flächenpressung P der unterschiedlichen Reibflächen A begrenzt. 
Eine Sicherheit s wird bei der Auslegung von Kupplungen mit zum Schutz angegeben. Die Sicherheit ist der Grund, warum das erechnete übertragbare Drehmoment Mk nicht das Arbeitsmoment ist. Die Kupplungsauswahl muss also nach Mmax erfolgen.

'''Begriffserklärung''' [[Bild:Scheibenkupplung2.jpg|Scheibenkupplung|right]]

*FK = Drehkraft (Umfangsseite) in N

*FR = Reibungskraft einer Belagseite in N

*FN = Anpresskraft (gesamt) in N

*µH = Haftreibungzahl

*A = Fläche einer Belagseite in cm2

*P = Flächenpressung in N/cm2

*D = Aussendurchmesser in cm, m

*d = Innendurchmesser in cm, m

*z = Anzahl der Kupplungsscheiben

*Mk = übertragbares Drehmoment in Ncm, Nm

*Mmax = maximales Drehmoment in Ncm, Nm

*rm = mittlerer Drehkrafthalbmesser (Radius) in cm, m

*S = Sicherheitszahl (S ≈ 1,2...1,5) 

'''Formeln'''

Fk = 2 * FR * z

FR = FN * μH

MK = FK * rm

rm = (D + d) / 4
[[Bild:Erfahrungswerte1.jpg|right]]
MK = 2 * FR * rm * z (Einscheibenkupplung)

MK = 2 * FN * μH * rm * z (Einscheibenkupplung)

MK = Fk * rm (Mehrscheibenkupplung)

MK = S * Mmax

S = MK / Mmax

FN = A * p

A = (π / 4) * (D2 - d2)

FN = (π / 4) * (D2 - d2) * p

====Übung====

'''Situation:''' Sie machen eine Anfrage für eine Kupplung beim Hersteller, und bekommen einen Tag später ein Angebot über eine Einscheibenkupplung und eine Mehrscheibenkupplung. Treffen sie nun eine Entscheidung, welche der beiden Kupplung für den Einsatz, gefordertes Drehmoment von 170 Nm, am besten geeignet ist. Achten sie hierbei auf das zu übertragende Drehmoment und auf die Sicherheit der jeweiligen Kupplung. Nach den beiden Aufgaben (1 und 2) kann eine Entscheidung über die passende Kupplung getroffen werden!

'''Aufgabe 1:''' Die erste Kupplung ist die Einscheibenkupplung, sie hat die größe D = 210mm, d = 105mm. Die Flächenpressung der Kupplungsscheibe liegt bei 20 N/cm2 und die Haftreibungszahl µH kann aus der mitgelieferten Tabelle abgelesen werden (kleinster Wert). Die Kupplung läuft trocken und der Belag ist aus einer Schicht mit Keramikanteilen! Der angegebene Mmax-Wert wird mit 175,35 Nm angegeben. Zu berechnen sind die Kräfte der Kupplungen, sowie die Kupplungsabmaße mit den zu übertragenden Drehmomenten, beachten sie hierbei auch die Sicherheit!!

'''Aufgabe 2:''' Die zweite Kupplung (Zweischeibenkupplung) fällt mit den Abmaßen, D = 150mm und rm = 5,5 cm ein wenig kleiner aus. Die Kupplung läuft trocken und besitzt eine Flächenpressung von 20 N/cm2, der Reibbelag besteht aus organischen Belägen (µH = 0,4) weiterhin soll die Kupplung soll mit einer Sicherheit von S = 1,5 betrieben werden.
Es sind die fehlende Werte zur Auslegung der Kupplung zu ermitteln.

* Zu der [[Kupplungen: Lösung|Lösung]].

====Aufgabe 7====

Die Anpresskraft (Normalkraft) FN eines Reibbellages bei einer Einscheibenkupplung beträgt 4,2kN. Die Reibungszahl ist 0,35. Ermittele die Haftreibungskraft bei 2 Belagseiten!

* Zu der [[Kupplungen:_Lösung#Aufgabe_7|Lösung]].

====Aufgabe 8====

Eine Einscheibenkupplung (2 Belagseiten) soll eine Haftreibungskraft von 1,8kN übertragen. Die Reibungszahl beträgt 0,3. Die Anpresskraft (Normalkraft) FN wird von 12 Kupplungsdruckfedern erzeugt. Ermittle die Druckkraft einer Feder!

* Zu der [[Kupplungen:_Lösung#Aufgabe_8|Lösung]].

====Aufgabe 9====

Bei einer Einscheibenkupplung (2 Belagseiten) erzeugen 8 Druckfedern die erforderliche Anpreßkraft (Normalkraft). Jede Feder hat eine Druckkraft von 350N. Die Reibungszahl μH beträgt 0,35.

a) Wie groß ist die Haftreibungskraft (Kupplungsdrehkraft)?

b) Rutscht die Kupplung bei verölten Belag (μH=0,15), wenn eine Kupplungsdrehkraft (Haftreibungskraft) von mindestens 500N übertragen werden soll?

* Zu der [[Kupplungen:_Lösung#Aufgabe_9|Lösung]].

====Aufgabe 10====
Eine Einscheibenkupplung muss eine Haftreibungskraft (Drehkraft) von 1kN übertragen. Die Reibungszahl beträgt 0,35. Die verwendeten Druckfedern erzeugen eine Druckkraft (Normalkraft) von je 400N. Wie viele Druckfedern sind mindestens erforderlich?

* Zu der [[Kupplungen:_Lösung#Aufgabe_10|Lösung]].

====Aufgabe 11====

Bei einer Scheibenbremse werden beide Beläge mit einer Anpreßkraft (Normalkraft) von je 3200N an die Reibscheibe gepreßt. Die Gleitreibungszahl beträgt 0,3. Ermittle die Gleitreibungskraft FG (Bremskraft) an der Scheibe!

* Zu der [[Kupplungen:_Lösung#Aufgabe_11|Lösung]].

====Aufgabe 12====

Die Bremskolbendurchmesser einer Scheibenbremse beträgt 42mm. Die Gleitreibungskraft FG (Bremskraft) an der Scheibe soll bei einer Gleitreibungszahl von 0,35, 1500N betragen. Ermittle den Bremsleitungsdruck! (1bar=10N/cm2)

* Zu der [[Kupplungen:_Lösung#Aufgabe_12|Lösung]].

====Aufgabe 13====

Eine Stahlwelle läuft in einem Bronzelager. Die radiale Lagerkraft (Normalkraft) FN beträgt 3kN. Berechne die Gleitreibungskraft, wenn die Gleitreibungszahl mit 0,05 angegeben ist.

* Zu der [[Kupplungen:_Lösung#Aufgabe_13|Lösung]].

====Aufgabe 14====

Bei einer Außenbackenbremse eines Schwungrades wirken die zwei Beläge mit einer Kraft von je 12000N auf die Trommel. Wie groß ist die Bremskraft FG an der Trommel, wenn mit einer Gleitreibungszahl von μG= 0,38 gerechnet werden kann?

* Zu der [[Kupplungen:_Lösung#Aufgabe_14|Lösung]].

==Hersteller und Lieferanten==

Es gibt eine vielzahl von Herstellern und Lieferanten die das Fachgebiet der Kupplungen und meistens auch Bremsen abdecken. Bei der Auswahl eines Lieferanten muss erst das Anwendungsgebiet der Kupplungen oder Bremsen feststehen, erst dann macht es Sinn nach den Herstellern und Lieferanten zu suchen und den passenden auszuwählen. 

Auswahlhilfe für Kupplungen und deren Lieferanten: http://www.industrystock.de/html/Kupplung/product-result-de-58127-0.html http://www.wlw.de/rubriken/kupplungen.html 

'''Herstellerverweise:''' 

* http://www.ktr.de

* http://www.rw-kupplungen.de

* http://www.sgf.de

* [http://www.mayr.com/de/produkte/wellenkupplungen Mayr GmbH] [http://www.youtube.com/user/3dmayr Animationen auf Youtube]

* http://www.rexnord-antrieb.de

* http://www.gerwah.com/de/International/Produkte/GERWAH/

* http://www.reich-kupplungen.com

* http://www.flexcon-germany.de

* http://www.tschan.de/

* http://www.walther-praezision.de/schnellkupplungen/kupplungen.htm

* http://www.moenninghoff.de/uploads/tx_mopr/313.pdf Hexaflex Gelenkscheibenkupplung

==Anhang==
'''Quellenangabe:'''

* Roloff / Matek Maschinenelemente, Vieweg Verlag 17. Aufl. 2005, ISBN 3-528-17028-x,

* Fachkunde Metall, Europa Lehrmittel 53. Aufl. 1999, ISBN 3-8085-1153-2,

* Tabellenbuch Kraftfahrzeugtechnik, Europa Lehrmittel, 14. Aufl. 2003, ISBN 3-8085-2124-4

* Technische Mathematik Kfz, Bildungsverlag Eins-Stam, 12. Aufl. 2002, ISBN 3-8237-0060-x,

* Plus diverse Lieferanten, siehe oben (Lieferanten -Links).

[[Kategorie:Entwicklung und Konstruktion]]