Scheibenkupplung

Eine Kupplung ist ein Maschinenelement zur Übertragung von Drehmomenten bei Wellen. Im Gegensatz zum Getriebe überträgt eine Kupplung, im verbundenen Zustand, ein unverändertes Drehmoment

Dies kann ohne oder auch mit Verlagerung der Achsen geschehen. Eingeteilt werden die Kupplungen nach ihren Funktionen und der Verbindungsart.

Es gibt drehstarre, elastische (drehnachgiebig, drehelastisch) und schaltende (bzw. trennende) Kupplungen. Die Verbindung der Kupplungselemente wird entweder durch Kraftschluss oder Formschluss hergestellt. Mit der Kombination von unterschiedlichen Kupplungen können ihre Eigenschaften addiert werden. Aufgaben sind die Übertragung von Drehbewegung bzw. Drehmoment, Ausgleich von Wellenversatz, Dämpfung von Drehmoments- und Geschwindigkeitsstößen, Trennen und Verbinden (Schalten), Isolierung gegen Schall, Elektrizität und Vibration.

Schaltbare Kupplungen

Schaltbare Kupplungen werden verwendet, wenn Antriebsseite und angetriebene Seite voneinander getrennt werden müssen. Das kann je nach Anwendung im Stillstand oder während des Betriebes notwendig sein. Das Schalten beinhaltet das wiederholte Trennen oder Verbinden des Kraftflusses zwischen angetriebener und treibender Welle. Kraftschlüssige Schaltkupplungen können als Anlauf- oder Anfahrkupplung eingesetzt werden. Durch einen schleifenden Betriebszustand wird bei variablem Schlupf eine Drehzahlanpassung bewirkt. Bei schaltbaren Kupplungen gibt es zusätzlich eine Unterteilung in fremdgeschaltet und selbstschaltend. Bei der Fremdschaltung wird die Betätigung der Kupplung von außen gesteuert und ausgeführt. Selbstschaltende Kupplungen bewirken alleine durch ihre Bauweise ein Trennen oder Verbinden des Kraftflusses. Die Steuerung erfolgt entweder über die Drehzahl, Drehrichtung oder das Drehmoment.

kraftschlüssig und fremdgeschaltet

• Scheibenkupplung (z. B. Einscheibentrockenkupplung, Doppelkupplung und Lamellenkupplung)
• Magnetkupplung
• Kegelkupplung
• Strömungskupplung

kraftschlüssig und selbstschaltend

• Fliehkraftkupplung (schaltet durch Drehzahl)
• Freilauf (schaltet durch Drehzahlunterschied)
• Rutschkupplung (schaltet durch Drehmoment)
• Strömungskupplung

formschlüssig und fremdgeschaltet

• Klauenkupplung
• Zahnkupplung

formschlüssig und selbstschaltend

• Klauenkupplung mit abgeschrägten Klauen (schaltet bei Drehzahlunterschied)

verschiedene Kupplungen

L-Kupplung	Scheibenkupplung	Schlangenfeder und Bolzenkupplung mit vorgespannten Gummihülsen	Visco-Kupplung
Kegelkupplung	Eine Seilkupplung als Verbindung zwischen einer Francis-Turbine und einem Generator

Nicht schaltbare Kupplungen

Nicht schaltbare Kupplungen werden als Verbindungsmittel z. B. zwischen Motor und Getriebe bzw. Arbeitsmaschine verwendet. Die Antriebswelle kann während des Betriebes nicht von der Abtriebswelle getrennt werden. Sie übernehmen dabei auch ausgleichende Funktionen (siehe Definition oben).

Drehstarre Kupplungen

Drehstarre Kupplungen sind nicht schaltbar, aber können je nach Bauart auch ausgleichende Funktionen bei Winkel- und Längenveränderungen sowie bei Wellenversatz übernehmen. Starre Kupplungen sind demontierbar und übernehmen durch Sollbruchstellen die Aufgaben einer Überlastsicherung. Durch eine feste stete Arretierung werden auch manche Schaltkupplungen als „starr“ bezeichnet (z. B. Klauenkupplung).

Kraftschlüssig

• Flanschkupplung (kein Versatz möglich)
• Metallbalgkupplung, auch Wellrohrkupplung (ermöglicht axialen, radialen und winkligen Versatz)
• Rutschkupplung
• Federstegkupplung (ermöglicht axialen, radialen und winkligen Versatz)

Formschlüssig

Flanschkupplung und Schalenkupplung

• Stirnzahnkupplung (kein Versatz möglich)
• Längsverzahnung (Verschiebung in Längsrichtung möglich)
• Klauenkupplung (leichter Längenversatz ist möglich)
• Kreuzgelenk (Winkelversatz der Wellen möglich)
• Bogenzahnkupplung (Längs und Winkelnachgiebig)
• Brechbolzenkupplung (bricht durch Überlastdrehmoment)
• Schraubenfederkupplung (drehelastisch)
• Schalenkupplung (ungeeignet für wechselnde oder stoßartige Belastungen)
• Gelenkscheiben Bauart SGF (elastisch für hohe Drehzahlen und axiale und radiale Versätze)

Elastische Kupplungen

Elastische Kupplungen sind nicht schaltbar. Die übertragenden Elemente bestehen aus Metall (z. B. Federstahl) oder aus Elastomeren. Es gibt drehelastische Kupplungen zum Dämpfen und Abfedern von Drehzahlschwankungen und Drehzahlstößen und Reduzierung von Drehschwingungen, biegeelastische Kupplungen zum Ausgleich von axialen und winkelbedingten Fluchtungsfehlern, sowie eine Kombination aus beiden Formen. Bei Überbeanspruchung der Elastizität durch wechselnde Drehmomente reißen die Kupplungen ab und dienen so als drehmomentabhängige Sicherung. Bei Flanschen an Dieselmotoren im Industriebereich findet sich diese Art der kombinierten Kupplung am häufigsten. Sie wird eingesetzt, um zum Beispiel hydrostatische Antriebe von Schwingungen abzukoppeln oder bei Prüfstandswellen. Die bevorzugte Variante ist hier die Gelenkscheibe oder auch Hardyscheibe. Im Automobilbau finden Hardyscheiben sehr oft im Antriebsstrang oder in der Lenksäule Verwendung.

• Hardyscheibe (biege- und drehelastisch)
• Gelenkscheibe SGF
• Laschengelenkscheiben
• Klauenkupplung mit hochelastischen Elementen (drehelastisch)
• Stiftkupplung mit mehreren hochelastischen Gummistiften (drehnachgiebig)
• Kreuzscheibenkupplung bzw. Oldham-Kupplung
• Metallbalgkupplung
• Federstegkupplungen

Drehnachgiebige Kupplungen

Drehnachgiebige Kupplungen (Strömungskupplungen) können Drehmomente ständig unter Schlupf übertragen. Ist der Schlupf regel- und steuerbar, können bestimmte Bauausführungen deshalb auch schaltbar sein. Eine drehmomentabhängige Überlastsicherung ist bei allen drehnachgiebigen Kupplungen schon bauartbedingt vorhanden.

• Visco-Kupplung
• Magnetpulver- und MRF-Kupplung
• hydraulischer Drehmomentwandler (Föttinger-Kupplung), (Retarder)
• Wirbelstromkupplung (Prinzip wie Wirbelstrombremse)

Anwendungsbeispiele von Kupplungen

• Anfahrkupplung und Schaltkupplung im Kraftfahrzeug
• zum Schutz vor Überbelastungen, Beispiel: Rutschkupplung an Bohrmaschinen, Bolzenkupplung mit Scherstift als Sollbruchstelle
• Trennen oder Zuschalten von Antrieb und Getriebe bei bestimmter vorgegebener Drehzahl oder Drehrichtung z. B. Freilauf beim Fahrrad
• Trennen des Antriebs bei Erreichen eines zu hohen Drehmoments zum Schutz von nachfolgenden Maschinenelementen durch eine Sicherheitskupplung, so zum Beispiel bei Zapfwellen
• Schwingungsdämpfung bei langen Wellen (z. B. Kardanwelle)
• als Montagehilfe bei schwer zugänglichen oder langen Wellen.
• Verbessern der Fahreigenschaften bei heck- und allradgetriebenen Fahrzeugen mit sogenannten Hardyscheiben, Gelenkscheiben Kupplungen
• Abkoppeln von Motoren bei hydrostatischen Antrieben, z. B. bei Bau- und Landmaschinen mit Gelenkscheiben

Siehe auch

• Fahrzeuggetriebe
• Torsionssteife Kupplung
• Kupplungsspiel
• Automatisches Kupplungssystem (AKS)

Weblinks

• Die Kupplungen im Wandel der Zeit (PDF)
• Infos zu Kupplungen im Marinebereich - Jetantriebe - Marinediesel