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Profiwissen: Kardan- und Achswellen

Im Lastwagen sind Getriebe und Antriebsachsen räumlich voneinander getrennt. Die Motorkraft gelangt vom Getriebeausgang über Gelenkwellen an die angetriebene Hinterachse.

Das Getriebe und der Achsantrieb bilden die Gesamtübersetzung zwischen Motor und Antriebsrädern eines Lastwagens. Die Drehkräfte am Getriebeausgang wirken zunächst auf eine oder mehrere Gelenk- oder Kardanwellen. Sie stellen die Verbindung zwischen dem Abtriebsflansch des Getriebes und dem Antriebsflansch des Differenzialgetriebes her und übertragen die Kräfte in Längsrichtung mit einfacher oder doppelter Übersetzung auf die Antriebsräder. Da an den Gelenkwellen gewaltige Kräfte zerren, verwenden die Hersteller ausschließlich hochwertig vergüteten Stahl bei der Produktion.

Unwuchten können zu Lagerschäden führen

In großen Fahrzeugen kommen mehrteilige Wellen zum Einsatz, da die Distanz zwischen Achse und Getriebe recht groß ausfällt. Die einzelnen Teile sind über Kreuzgelenke miteinander verbunden und untereinander exakt ausgewuchtet. Beim Wiedereinbau nach einer Demontage müssen die einzelnen Teile wieder in ihrer ursprünglichen Stellung zusammengesteckt werden. Dazu dienen in der Regel Markierungspfeile. Ansonsten entstehen Unwuchten, die zu Lagerschäden an Getriebe und Antriebsachse führen. Kupplungsblöcke, die im Fahrzeugrahmen gelagert sind, verhindern, dass sich die Welle durchbiegt.

Beim Durchfedern der Achsen verändert sich der Abstand zwischen Getriebeausgang und Antriebsachse. Diese Distanzänderung in der Länge gleicht die Welle teleskopisch über eine Verzahnung aus. Die Gelenkwellen von Straßen­fahrzeugen sind für Beugungswinkel von etwa 15 Grad ausgelegt. Ein geländegängiger Lkw verkraftet indes Winkel um die 25 Grad.

So wird die Motorkraft auf die Räder gebracht

Die Gelenkwelle mündet in den Hinterachsantrieb, der über die Hinterradwellen die Antriebsräder antreibt. Je nach Einsatzgebiet bieten sich zwei Konstruktionen an, um die Motorkraft letztendlich auf die Räder zu bringen. Ein Hinterachsgetriebe mit Steckachsen und einfacher Übersetzung oder die ankommenden Kräfte werden mit Hilfe von zwei kleinen Übersetzungen erhöht. Die zweite Übersetzung ist entweder in das Hinterachsgehäuse integriert oder bei sogenannten Außenplanetenachsen in die Achsenenden verlagert.

In Außenplanetenachsen sind an den Naben rechts und links Planetengetriebe angebracht. Der Kraftfluss geht von Kegel- und Tellerrad über die Achswellen zu den Planetenradsätzen. Im jeweiligen Planetengetriebe sitzt das Sonnenrad auf der Achswelle. Es treibt die auf dem Planetenradträger gelagerten Planetenräder an. Die kleinen Planetenzahnräder umlaufen das Sonnenrad über das Hohlrad, das fest am Tragrohr montiert ist. Der Antrieb der Fahrzeugräder kommt über den Planetenradträger zustande, der über die Glockennabe fest mit der Radnabe verbunden ist.

Tellerrad hat Durchmesser von bis zu 410 Millimeter

Beides, Außenplanetenräder und einfache Übersetzung, hat Vor- und Nachteile. Die einfache Übersetzung, bei der nur Kegel- und Tellerrad wirken, ist weniger aufwendig konstruiert und somit auch weniger reparaturanfällig beziehungsweise einfach zu tauschen. Zudem ist der Wirkungsgrad höher. Dafür fällt das Tellerrad bei einfacher Übersetzung wesentlich größer aus. Je nach Übersetzungsverhältnis und zu übertragendem Drehmoment kann sein Durchmesser bis zu 410 Millimeter betragen. Entsprechend fällt auch das Gehäuse an der Achse größer aus, wodurch die Bodenfreiheit des Lkw leidet. Hingegen sind Außenplanetenachsen aufwendiger konstruiert. Dafür fällt der mittlere Antriebsteil mit Teller- und Kegelrad deutlich kompakter aus und lässt sich in Leichtbauweise herstellen. Selbst bei Fahrzeugen mit hoher Motorleistung und Drehmoment bleibt noch ausreichend Bodenfreiheit. Besonders geeignet ist diese Bauart für geländegängige Lastwagen und große Kipper für die Baustelle.

Andreas Wolf lastauto omnibus

Autor

Foto

Daimler

Datum

12. Juni 2012
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