Zahnräder, Wellen und Lager für LKW

Wo werden Wellen bei Fahrzeugen eingesetzt?

In Fahrzeugen finden Sie im Motor Wellen (Kurbelwelle, Nockenwelle), die fest gelagert sind. Ab dem Getriebe übertragen Wellen die Drehbewegungen auf die Antriebsräder, bei Fahrzeugen mit Heckantrieb über den Umweg des Differentials und dann über Antriebswellen auf die Antriebsräder. Da die Antriebsräder über das Fahrwerk gefedert sind, kommt es zu Auf- und Abbewegungen der Karosserie, bzw. der Abstand und Winkel der Antriebsräder zu den Antriebskomponenten verändert sich ständig während der Fahrt.

Eine weitere Abstands- und Winkeländerung ergibt sich zudem bei angetriebenen Vorderrädern (Frontantrieb, Allradantrieb) durch den Lenkeinschlag der Räder. Trotzdem müssen Wellen in allen Situationen die Motorkraft an die Antriebsräder übertragen. Dazu kommen je nach Fahrzeug Keilwellen oder Zahnwellen zum Einsatz. Sie übertragen die Drehmomentkräfte des Motors auf die Antriebsräder und gleichen beweglich Längenverschiebungen der Welle aus. Sind die Keilwellenverbindungen oder Zahnwellenverbindungen defekt, kann die Übertragung der Motorkraft unterbrochen oder gestört werden und das Antriebsrad wird nicht mehr ordnungsgemäß angetrieben.

Wie funktionieren Keilwellen

Eine Keilwelle ist eine Profilwelle, welche das Drehmoment formschlüssig über die Profilierungen der Welle und Nabe überträgt. Die Profilierungen der Welle passen genau in die passenden Aussparungen der Keilnabe. Dadurch lassen sie sich auch unter Last zusammenschieben oder auseinanderziehen, wodurch alle Bewegungen der Lenkung oder des Fahrwerks ausgeglichen werden, ohne die KraftÜbertragung zu unterbrechen.

Der Schiebesitz der Keilwellenverbindung ist in der Regel mit einem Gleitöl oder Gleitfett benetzt, um den Verschleiß zu reduzieren. Profilwellen benötigen keine zusätzlichen Pass- oder Gleitfedern. Dadurch können sie dort eingesetzt werden, wo höhere Drehmomente stoßend und wechselnd auftreten. Eingesetzt werden Keilwellen meistens nach DIN ISO 14 und DIN 5464.

Bei Keilwellen sind drei Betriebsweisen möglich:

· Flankenzentrierung: bei wechselnden Drehmomenten und stoßhaftem Betrieb

· Innenzentrierung: bei hohen Anforderungen an den genauen Rundlauf

· Außenzentrierung: wird im Automobilbau kaum eingesetzt

Wie funktionieren Zahnwellen

Auf ganz ähnlichem Prinzip wie Keilwellen funktionieren Zahnwellen. Das Profil besteht aus vielen Zähnen ähnlich einem Zahnrad, welche in die ausgesparten Zähne der Mitnehmerwelle passen. Aufgrund der höheren Anzahl von Profilierungen lassen sich noch höhere Kräfte bzw. Drehmomente übertragen, wie sie zum Beispiel bei LKWs auftreten. Zahnwellen werden meistens nach DIN 5480 und DIN 5482 eingesetzt.

Gelenke in Antriebswellen

Je nach Fahrzeugtyp erfolgt die Anpassung der Antriebswellen an die Antriebsräder über Gelenke (Gelenkwellen), welche einen Schwachpunkt in der Übertragung darstellen. Somit treten auch die meisten Defekte an den Gelenken auf. In der Regel sind die Gelenke der Zahnwellen und Keilwellen mit Staubschutzmanschetten vor Schmutz und Salzwasser (Winter) geschützt. Mit zunehmendem Alter werden jedoch die Gelenkmanschetten porös und rissig, sodass ihre Schutzwirkung eingeschränkt wird. Auch Beschädigungen von außen sind möglich, zum Beispiel auf Feldwegen.

Die Prüfung der Staubschutzmanschetten gehört zu den Wartungsarbeiten von Inspektionen, da in Folge defekter Staubschutzmanschetten auch die Antriebswellen und besonders die Gelenke Schaden nehmen können.

Welche Defekte treten an Antriebswellen auf?

Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, warum eine Antriebswelle defekt ist. Die häufigsten Gründe möchten wir aufzählen.

Staubschutzmanschette Defekt

Eine defekte Staubschutzmanschette ist kein Defekt an der Antriebswelle, jedoch meistens einem erhöhten Verschleiß der Antriebswelle vorausgegangen. Damit die Antriebswelle sich als Keilwelle verschieben lässt und die Gelenke verschleißfrei arbeiten, ist ein Gleitfett oder Gleitöl zuständig. Durch einen Defekt der Staubschutzmanschette kann das Gleitmittel auslaufen oder austrocknen. In Folge dringt Schmutz und Salzwasser (im Winter) zwischen die sich bewegenden Komponenten und sorgt für einen rapiden Anstieg des Verschleißes. Ist anfangs nur eine Staubschutzmanschette zu wechseln, kann nach kurzer Zeit der Austausch der ganzen Antriebswelle erforderlich sein.

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Bruch und Biegung von Antriebswellen

Massive Stöße auf das Rad, zum Beispiel durch tiefe Schlaglöcher oder eine übersehene Bordsteinkante bei höherer Geschwindigkeit werden auf die Antriebswellen übertragen und können sie verbiegen oder zum Brechen bringen. Antriebswellen lassen sich nicht mehr richten und müssen erneuert werden. Auch mit einer nur leicht verbogenen Antriebswelle sollten Sie nicht mehr weiterfahren. Durch die hohe Umdrehungszahl entwickeln sich starke Vibrationen, welche weitere Komponenten beschädigen. Natürlich kann auch ein Unfall die Ursache für defekte Keilwellen oder Zahnwellen sein.

Ausgeschlagene Gelenke

Eine Verschleiß- oder Alterserscheinung sind ausgeschlagene Gelenke. Die Gelenke haben zu viel Spielraum und Lastwechsel erfolgen stoßartig, was den weiteren Verschleiß beschleunigt. Ein zeitnaher Austausch ist ratsam, um weitere Schäden abzuwenden.

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