Universalgelenke, auch als Kreuzgelenke bekannt, ermöglichen die variable Kraftübertragung in Maschinen, um die Richtung der Antriebswelle zu ändern. Sie sind die „Gelenk“-Komponenten des Universalantriebssystems im Automobilbereich. Die Kombination aus Universalgelenk und Antriebswelle wird als Universalgelenk-Antriebssystem bezeichnet. Ein Universalgelenk-Antriebssystem besteht in der Regel aus Kreuzgelenken und Antriebswellen sowie gegebenenfalls einer Zwischenlagerung. Die Komponenten befinden sich an folgenden Stellen: 1. Kreuzgelenke; 2. Antriebswellen; 3. Vordere Antriebswelle; 4. Zwischenlagerung. Bei einer Kreuzgelenkpassung wird die Drehung einer Komponente (Abtriebswelle) um ihre eigene Achse durch die Drehung des anderen Kreuzgelenks (Antriebswelle) um seine Achse angetrieben.
Universalgelenke mit Torsionsbremsung, die eine deutliche Elastizität aufweisen, lassen sich in starre und flexible Universalgelenke unterteilen. Starre Universalgelenke können in drei Kategorien unterteilt werden: ungleich schnelllaufende Universalgelenke (häufig bei Kreuzgelenken verwendet), quasi gleich schnelllaufende Universalgelenke (z. B. Duplex-Universalgelenke) und gleich schnelllaufende Universalgelenke (z. B. Kugelkäfig-Universalgelenke). Bei flexiblen Universalgelenken ist der Winkel zwischen den beiden durch die Universalbremse verbundenen Wellen größer als null. Die Ausgangs- und Eingangswelle übertragen die Bewegung mit einem variablen momentanen Winkelgeschwindigkeitsverhältnis, die mittleren Winkelgeschwindigkeiten sind jedoch gleich.
Kreuzgelenke bestehen aus Kreuzgelenkgabel, Kreuzwelle, Nadellager, Wellendichtring, Lagerdeckel und weiteren Komponenten. Das Funktionsprinzip ist wie folgt: Eine der rotierenden Gabeln treibt die andere über die Kreuzwelle an, die sich gleichzeitig um die Kreuzwelle in jede Richtung drehen kann. Während der Rotation rotieren die Nadellager und reduzieren so die Reibung. Die mit der Antriebskraft verbundene Welle wird als Antriebswelle (auch aktive Welle genannt) bezeichnet, die vom Kreuzgelenk abgetriebene Welle als Abtriebswelle (auch angetriebene Welle genannt). Ein Kreuzgelenk arbeitet unter Bedingungen, bei denen ein Winkel zwischen Antriebs- und Abtriebswelle besteht und sich die Winkelgeschwindigkeiten der beiden Wellen unterscheiden. Dies kann zu Torsionsschwingungen der Abtriebswelle und der daran angeschlossenen Getriebekomponenten führen und deren Lebensdauer beeinträchtigen. Ein Kreuzgelenk hingegen überträgt die Bewegung mit gleichen momentanen Winkelgeschwindigkeiten im vorgesehenen Winkel und mit annähernd gleichen momentanen Winkelgeschwindigkeiten in anderen Winkeln. Es ist unterteilt in:
(a) Duplex-Universalgelenke mit quasi gleicher Drehzahl. Dies bezeichnet Universalgelenke, bei denen die Länge der Antriebswelle im gleichschnellen Antrieb auf ein Minimum verkürzt ist.
b) Quasi-isochrone Kreuzgelenke mit Noppen. Diese bestehen aus zwei Kreuzgelenken mit zwei unterschiedlich geformten Noppen. Die beiden Noppen entsprechen der Zwischenwelle und den beiden Querbolzen im Duplex-Kreuzgelenk.
(c) Quasi-isochrone Dreizapfen-Universalgelenke. Sie bestehen aus zwei Dreizapfenwellen, einer aktiven Exzentergabel und einer angetriebenen Exzentergabel.
(d) Quasi-isokinetisches Kugelrollengelenk. Es besteht aus Bolzen, Kugelrolle, Gelenkwelle und Zylinder. Die Rolle bewegt sich axial in der Nut und fungiert dabei als Spreizkeil. Der Kontakt zwischen Rolle und Nutwand ermöglicht die Drehmomentübertragung. Kugelrollengelenke, bei denen die Ausgangs- und Eingangswelle durch die Kugelgelenkbremse verbunden sind, übertragen die Bewegung mit stets gleicher momentaner Winkelgeschwindigkeit.
Veröffentlichungsdatum: 19. Februar 2024