Kraftübertragung Flansch Kardanwelle/Diff

[HeikoVogeler]

Wodurch wird eigentlich das Drehmoment vom einen auf den anderen Flansch übertragen?
Sind es die Schrauben? Oder eher die Reibung der Flansche gegeneinander, die durch den Anpressdruck der Schrauben erzeugt wird?
Oder anders gefragt: Würde es etwas ausmachen, wenn die Anlageflächen der Flansche einen dünnen Ölfilm hätten?
Ihr seht, ich habe keine Ahnung von der Mechanik. Umso dankbarer bin ich, wenn jemand die Geduld aufbringt, mir solche Grundlagen zu erklären. Ich möchte gerade an dieser Stelle aus Sicherheitsgründen möglichst keinen Fehler machen.

Danke Euch,

[Ralph 7H]

Hallo Heiko,

Kraftschluß kann man auch mit einer ölimprägnierten Flansch erzielen. Voaussetzung ist die kraftschlüssige Verbindung.
Im konkreten Fall ist es unerheblech, ob du die Kontaktflächen ölst oder trocken montierst. Sie müssen sauber und plan sein. Alles andere ist egal.
Hinsichtlich der Klemmringe vorne Ja hinten Nein lässt sich nur sagen: Die Führungen der Flansche und die möglichen Fliehkraftmomente hinten erklären eigentlich die Situation. Vorne können sie helfen, da die Stützung durch das Lager der Getriebe-Ausgangswelle flanschnah liegt. Hinten helfen Sie wenig, da eventuelle Veränderungen des Wellenrundlaufs (Korrosion, Schmutzanlagerungen) die labile Flansch (Starrachse mit ausschließlicher Führung durch die Federn, mutunter weneg winkeltreu) nicht zusätzlich festigen und durch Bewegungen der Hinterachse in undifinierter Längsbewegung zu Versagen (Bruch) der Scheiben führen können.

Safety Fast !

Ralph

[HeikoVogeler]

Danke Ralph,
bei solchen Sachen merke ich immer wieder frustriert, dass eine ordentliche Ausbildung durch nichts zu ersetzen ist.
Immerhin kann einen und andere das Laienschrauben Gesundheit oder gar Leben kosten.
Eigentlich müsste es eine "dumme-Fragen-Liste" geben, wo solche Sachen beantwortet werden.
Z.B. auch:
Wie fest zieht man die Flanschschraubenmuttern an? Drehmomentschlüssel passt nicht drauf.
Wie fest zieht man die Überwurfmuttern der Ölkühlerschläuche an? Auch hier geht kein Drehmomentschlüssel.
Wie fest zieht man die Überwurfmuttern der Bremsleitungen an? Bis sie nicht mehr lecken??
Welche Festigkeit müssen die Flanschschrauben eigentlich haben? Kann ich da irgendwas nehmen, oder müssen es bestimmte sein, wegen höherer Scherkräfte?
Wann setze ich Federringe ein? Wann Nylock-Muttern? Wann beides? Wann beides nicht?
Darf man Radbolzen schmieren oder nicht?
Muss man die Lackierung oder Beschichtung einer neu gemachten Felge um den Sitz des Radbolzen oder der Radmutter entfernen?
Wie fest zieht man Schrauben an, die mit einerm Kupferring, der sich verformen kann, abgedichtet sind? Ich hatte das Problem jetzt beim Einbau des Zwischenstücks für den Anschluss der Ölkühlerleitung am Olfilterflansch.

Wenn wirklich alles Dicht ist, fresse ich einen Besen.

Die Jungs bei meinem Motorenbauer haben fast nie einen Drehmomentschlüssel benutzt. Ich glaube, ich habe ihn nur beim Anziehen des Zylinderkopfs verwendet gesehen. Trotzdem war keine Verbindung verknisknaddelt oder undicht. Im Gegenteil: Ich bin immer wieder überrascht wie leicht sie wieder zu lösen sind.

Für all diese Fragen gibt es vermutlich Faustformeln, die man in einer Lehre beigebracht bekommt.
Ich beneide Euch alle, die diese Dinge mal von der Pike auf gelernt haben!

[MBL546E]

Heiko,

bei all´deinen Fragen sollten zuerst andere Faktoren ins Spiel gebracht werden:

- saubere, nicht verrostete, "vergriessgradellte/verknaste" Gewinde ! DAS WICHTIGSTE ÜBERHAUPT !!
- GUTES Werkzeug. Nicht maßhaltige Ramschwaren zerstören nicht nur Schrauben-/Mutterköpfe, sondern täuschen auch falsches Drehmoment vor !
- das richtige Werkzeug: Nicht umsonst haben Werkzeuge unterschiedliche Längen und dadurch differierende Hebelarme. Für mich gilt: Lieber ein Werkzeug mit etwas längerem Hebelarm als umgekehrt. Man merkt eher bei weniger Krafteinsatz wann es genug ist mit dem Anzug. Natürlich relativ gesehen ! Also nicht an eine M5-Schraube und 30cm Hebelarm denken, bitte !
- korrekte Schrauben/Muttern mit den korrekten Festigkeiten, also nicht unterdimensioniert. Auch DIN-Muttern gibt es mit verschiedenen Festigkeitswerten !
- stets auf korrekten Einsatz von genügend Kraftverteilungsunterlage achten: AUF DEUTSCH GESAGT HEISST DAS UNTERLEGSCHEIBEN BENUTZEN ! Eine Muitter soll sich nach Möglichkeit nicht gegen das Werkstück drehen, sondern gegen eine Anlaufscheibe (U-Scheibe). Wo möglich, wird auch nur die Mutter FESTgedreht und nicht der Schraubenkopf.
- extrem wichtig und oft vernachlässigt: Die korrekte Handhabung, sprich hier korrektes Ansetzen und Halten der Werkzeuge punkto Winkel/Hebelarm inklusive der eigenen Körperhaltung/Krafteinsatz. Besser etwas ziehen als drücken. Also: Wo platzmäßig möglich die Seite wechseln und sich von der gegenüberliegenden Seite aus positionieren um ziehen zu können anstatt zu drücken.

Und jetzt kommt das ins Spiel, was gar keine Magie ist: Mit den Punkten wie oben, merkt man beim Anzug wann "fest" auch "fest" ist, denn man spürt das am Widerstand. Und das hat nix mit "viel Erfahrung" zu tun. Man muß gefühlvoll anziehen und nicht wie ein Berserker mit Schwung dran rumreissen.
Natürlich ziehe ich an einem Alukopf die Nockenwellenlagerböcke mit dem Drehmomentschlüssel an, denn bei 18-22Nm merkt man es erst wenn der Bolzen hochkommt, daß es "zu viel" war. Oder bei einer Aluölwanne wenn wir von 10-12Nm sprechen. Und M6er Gewinde.

Bei Radschrauben/Radmuttern kann es eher nicht schaden, mit leicht pastösen Schmiermitteln vor allem den Konus LEICHT (!) zu benetzen; wenn Gewinde nicht mehr ganz hundertprozentig glatt ausschauen, schadet es auch hier nicht. Den Einsatz von Öl würde ich in solchen Fällen nicht empfehlen; es ist nicht dauerhaftig an solchen Stellen (wo witterungsbedingt Feuchtigkeit, Streusalzlösungen und /oder Staubeinfluss zugang haben) und kann entsprechend Probleme bereiten beim Lösen. Am Motor oder Getriebe z.B. verwende ich stets Öl; manchmal mit einer Beimischung von Graphitfett. Ist einsatzbedingt.

Alles in allem: Kraft gehört intelligent eingesetzt. Denn nach fest kommt bekanntlich erst "lose" und dann "ab".

Gruß,

Darius

P.S. Praxisbeispiel für deinen aktuellen Fall: Gerade für Muttern/Schrauben am Kardanwellenflansch gibt es Werkzeuge, die besser dafür geeignet sind als herkömmlich Standardmaulschlüssel. Flankeneingriff, extra dünne Ringe, abgewinkelte Maulweiten. Bei Bedarf steuere ich gerne Beispielfotos bei.

[Bluebyte]

Hallo
na so ein Zufall, dass ich in der Branche arbeite

Ich schreibe es mal in einfacher Form, ohne zu technisch zu werden.

Um eine ordentliche Schraubenverbindung zu erzielen sollte erst mal folgendes beachtet werden:
- Grundsätzlich sollten Gewinde und die Auflagefläche des Schraubenkopf frei von Schmutz und Ablagerungen sein (kann man mit der Drahtbürste säubern).
- Gewinde sollten NICHT gefettet werden, maximal leicht geölt und mit einem Lappen noch mal abgewischt. Ebenso die Kopfauflage. Am Besten, Öl ganz weglassen.

Wenn Du dies beachtest, dann stimme ich Darius zu, dass man es im Gefühl haben kann. Sollte jegliche Art von Schmierung der Reibpartner vorhanden sein, dann...ach Mist, ich muss doch technischer werden...sorry...dann sinkt der Reibwert im Gewinde und an der Kopfauflage (ich erkläre es gleich).

Mit einem Werkzeug, z.B. Ratsche, bringst Du ein bestimmtes Drehmoment auf den Schraubenkopf und das Gewinde (Rotation). Bedingt durch die Steigung des Gewindes, wird aus der Drehbewegung eine lineare Bewegung, die wiederum eine Verspannen der Bauteile bewirkt. Es wird nun ein Kraft aufgebaut, die sog. Vorspannkraft.
Diese ist Abhängig von der Festigkeitsklasse, je höher, desto höher das Drehmoment das die Verbindung ertragen kann. So, jetzt nicht die höchste Festigkeitsklasse nehmen und so fest ballern wie es geht. Das ist nicht der Sinn der Sache. Die Bauteile dazwischen könnten deformiert werden.
Ein System aus Schraube und Mutter wirkt wie eine Feder. Das Material (Stahl z.B.) hat einen elastischen und einen plastischen Bereich. Beispiel Gummi: Gummi kannst Du ewig ziehen, lässt Du es los, geht es in den Ursprungszustand zurück. Es hat sich nur elastisch Verformt. Irgendwann reißt es, ohne bleibende Verformung. Gummi ist also 100% elastisch. Stahl nicht. Stahl hat einen elastischen Bereich und einen plastischen. Ziehst Du die Schraube an, wird sie sich zuerst elastisch Verformen, sie längt sich, geht aber bei Entlastung wieder in ihre ursprüngliche Länge zurück. Das erzeugt eine Federwirkung, die dafür sorgt, dass sich das System nicht selbsttätig löst. Ziehst Du zu fest an, verformt sie sich zusätzlich plastisch, heißt dass sie nach dem Lösen länger ist als vorher. Das erzeugt eine Vorschädigung im Material, die nicht gewünscht ist. Also es gibt Fälle wo "überelastich" angezogen wird...lassen wir das.
Du musst beim Anziehen gut in den elastischen Bereich anziehen (nicht plastisch), dann hält die Verbindung was sie soll. Ziehst Du zu schwach an, kann sie sich gerade bei Vibration lösen. Gerade bei Radbolzen tödlich.

So, das zum Thema Vorspannkraft.

Faktoren, die das Drehmoment beeinflussen sind die Reibwerte. Du hast in einer Schraubenverbindung immer Reibung und zwar zw. Schrauben- und Mutterngewinde und Reibung an der Stelle, an der der Kopf aufliegt. Ist die Reibung ideal (im Reibwertfenster), dann kann man Anzugsmomente aus den Unterlagen nehmen und mit einem Drehmomentschlüssel aufbringen. Ist jetzt etwas Fett auf dem Gewinde sinkt der Gesamtreibwert drastisch ab. Jetzt passiert folgendes. Du ziehst eine Schraube an, deren Gewinde ideal wäre (sauber, fettfrei usw.) und bringst das vorgegebene Drehmoment auf. Dabei erzeugst Du jetzt eine Vorspannkraft, die die Schrauben-Mutter Verbindung so anzieht, dass Du voll im elastischen Bereich bist (nach Vorgabe). Jetzt fettest Du das Gewinde, weil Du denkst "viel hilft viel" und ziehst die Verbindung wieder mit dem gleichen Drehmoment an. Dummerweise wird jetzt durch die niedrige Reibung sehr wenig Drehmoment "verbraucht". Das heißt, dass Du deutlich mehr Vorspannkraft in die Verbindung bringst ohne das Du es merkst. Das kann ebenfalls tödlich sein, wenn Du jetzt in den plastischen Bereich kommst und die Schraube unwiederbringlich längst. Du ziehst also rein gefühlsmäßig mit exakt der gleichen Kraft an Deinem Schlüssel. Einmal ist die Verbindung gut und einmal reißt der Bolzen ab (Extremfall).
Ein Großteil des Drehmomentes wird durch die Reibung aufgebraucht. Das ist nicht weiter tragisch, da solche Faktoren ja berücksichtigt sind. Also bitte niemals die Radbolzen schmieren!

Schrauben mit Festigkeitsklassen ab 8.8 (das ist vernünftige Qualität und im Auto angebracht) haben IMMER einen Aufdruck auf dem Kopf. Also 8.8; 10.9; 12.9. Ist kein Aufdruck drauf ist es niedriger. Aber wie viel? Meistens 5.6 wir nennen das pressfest. Also keine besondere Wärmebehandlung. Diese Schrauben können stark streuen. Bitte Schrauben mit Festigkeitsklasse 8.8 nehmen oder wenn man es noch an den alten Schrauben erkennen kann eben 10.9. 12.9 hat am Fahrwerk nix zu suchen, nur im Motor (Pleuelschrauben, Zylinderkopfschrauben usw.).

Wenn Du nicht mit dem Drehmomentschlüssel dran kommst, tja mit Gefühl eben. Das ist Übungssache. Da kann ich Dir keinen Tipp geben, das muss man fühlen. Wenn Du aber mal einige Schrauben mit Drehmomentschlüssel angezogen hast, bekommst Du ein Gefühl was 10 Nm sind (so gut wie nix) und was 150 Nm sind (da darf man schon mal stöhnen). Abhängig auch vom Hebelarm. Je länger, desto leichter lassen sich hohe Drehmomente aufbringen. Es ist, wie gesagt Übungssache.

Schraubensicherungselemente
Federringe, Zahnscheiben und der ganze Mist aus dem Baumarkt: Taugt bei Schrauben BIS 5.6 was, ab 8.8 ist das sinnlos und Geldverschwendung, da Du so viel Vorspannkraft aufbringst, dass diese Elemente platt gedrückt werden. Früher hat man das verwendet, weil man aber auch minderwertige Schrauben hatte! Heutzutage haben die Elemente am Automobil keine Berechtigung mehr. Es gibt professionelle mechanische Sicherungen (Unterkopfverzahnung z.B.) die sehr gut funktionieren, aber man kann sie nicht so ohne Weiteres als Privatman(n) kaufen. Korrekt anziehen genügt in den meisten Fällen (jetzt wird es zu viel, die Info muss genügen).

Nyloc Muttern sind wirklich gut (bei einmaliger Verwendung), aber sie ertragen keine hohen Temperaturen. Nichts für Auspuff und Motor! Zusammen setzt man sie nicht ein. Nein, doppelt gemoppelt ist einfach Käse um es mal vorsichtig auszudrücken. Federringe und Co habe ich oben schon erwähnt.

Auf verschieden Anzugsmethoden gehe ich jetzt nicht ein. Das sollte Dir erst mal genügen. Um schwankende Reibwerteinflüsse zu vermeiden zieht man mit Drehmoment und Drehwinkel an, das minimiert dieses Risiko. Aber das ist etwas für den Motorenbereich

Klar soweit

Gruß aus Neuwied
Stephan

[MBL546E]

- Gewinde sollten NICHT gefettet werden, maximal leicht geölt und mit einem Lappen noch mal abgewischt. Ebenso die Kopfauflage. Am Besten, Öl ganz weglassen.

Stephan, alles schön und gut und geile Theorie, aber: Es gibt namhafte Hersteller, wo z.B. bei allen motorrelavanten Bauteilen und Drehmomentangaben hierzu EXPLIZIT in allen technischen Unterlagen erwähnt wird: "in Öl".

Man sollte auch nicht ausser acht lassen, daß Theorie meistens von neuen/neuwertigen Bauteilen ausgeht. Und nicht von Oberflächen, die schon jahre/Jahrzehnte hinter sich haben und teilweise dementsprechend ausschauen. Besonders bei verzunderten Gußteilen gilt dies. Da ist dann die Praxis einfach cleverer und benutzt entsprechende Schmierpasten. Und das gilt auch für Radbolzen/Radmuttern !! Das ist meine Meinung aus vielen Jahren Erfahrung. Mir ist noch nie ein Rad fliegengegangen und ich fette fast immer ein bei älteren Autos. Aber ich habe schon diverse lockere Räder erlebt, wo Kunden nach einem Reifenwechsel irgendwo anders durchgeführt auf den Hof gekommen sind: "Der fährt so seltsam". Und ? Alles trocken gewesen ! Verzundert. Punkt. Felgenkonus, Gewinde in der Nabe und die Schraube selbst: Schaue dir an wie sowas nach 10 Jahren ausschaut. Wird es trocken verbaut, quietscht, knarzt, knackt es beim Anziehen ! Das ist kein korrekter Drehmomentanzug !

Wie gesagt, grau ist alle Theorie und Praxis überholt diese schon mal gerne. Bei Neuteilen stimme ich dir aber zu. Da braucht es keine Schmierung.

Bei Schraubensicherungselementen hast du keine Wellscheiben erwähnt; sind diese qualitativ gut und aus Federstahl, dann erste Wahl bei normalen Verschraubungen. Federringe, Zahnscheiben etc. sind Gewissensberuhiger, mehr nicht. D´accord ! Sperrscheibenmuttern bzw. Schnorr-Ringe sind problemlos erhältlich; die heutige Autoindustrie legt aber mehr Wert darauf irgend etwas anders, superspeziell oder einfach nur unsinnig aufwendig bzw. nur preiswert zu verbauen als das es nachahmenswert für Benutzung in unseren Autos wäre. Wenn ich nur an die Schlauchschellen mit Vorspannung denke, die Dauerspannung erzeugen sollen, wird mir schlecht. Daß Gummi mit der Zeit nachgibt, haben die Herren Konschtrukteure von heute nämlich vergessen. Und dann wird sowas nach spätestens 7-8 Jahren undicht. Happy Glückwunsch, wenn es im V der Zylinderbänke passiert, schön unterhalb der Ansaugspinne. Mein ZT-T singt derzeit ein hohes Lied davon !

Ansonsten habe ich dir eigentlich aber vorher, da Erstschreiber, durchaus zugestimmt.


Gruß,

Darius

[HeikoVogeler]

Toll, Stephan, Darius, Ralph. Vielen Dank für Eure ausführlichen und wertvollen Informationen!
Mir gefällt auch, dass es durchaus unterschiedliche Meinungen gibt, die ja auch begründet sind.
Insofern ist so ein Forum besser als ein Buch, das einem i.d.R. nur eine Sichtweise erklärt.

Also nochmal: Vielen Dank für Eure Mühe!

[Bluebyte]

Ja, Darius das mit dem Theoretiker trifft mich

Mir ist das schon klar, mein Job ist es nicht nur neue Verbindungselemente zu erfinden und unter optimalen Bedingungen zu testen sondern auch im Falle eines Fehlers (also nach Gebrauch), die Ursache zu ergründen usw. ...musste ich mal grade erwähnen

Aber Heiko wollte ja auch ein gewisses Grundwissen bekommen, also muss ich erst mal mit der Theorie anfangen. Denn nur wenn man die erst mal verstanden hat, kann man auf die Praxis ableiten.

Aus dem von Dir genannten Grund, tausche ich an meinem Wagen eigentlich immer die alten Schrauben gegen neue aus. Mein Auto hat max. noch 10% alte Schrauben drinne was Fahrwerk und Bremsen betrifft.
Kostet nicht die Welt und bringt Sicherheit.

Gruß
Stephan

[MBL546E]

Aus dem von Dir genannten Grund, tausche ich an meinem Wagen eigentlich immer die alten Schrauben gegen neue aus. Mein Auto hat max. noch 10% alte Schrauben drinne was Fahrwerk und Bremsen betrifft.
Kostet nicht die Welt und bringt Sicherheit.

Wenn diese Vorgehensweise nur viel mehr beachtet und befolgt werden würde - what a paradise it would be !
Vor allem bei Alltagsautos....

Gruß,
Darius

[Betty]

Liebe Leute,
das ist ja nur gut, was Ihr hier schreibt.
Danke schön
Grüße GERD.....nicht weit nach Neuwied

[manfred jaeger]

Gute Tipps und Informationen aber ich vermisse was Grundsätzliches.
Grundsätzlich ist eine Schraubverbindung nicht auf Abscherung der Schrauben ausgelegt sondern auf das Anzugsmoment was die erforderliche Reibung der zu verbindenden Bauteile erzeugt, hier die Flanschverbindung. Eine Schraube wird somit auf Zug beansprucht.
Soll ein Bolzen oder eine Schraube auf Abscherung ausgelegt werden so kommen Passschrauben / Bolzen zum Einsatz. Diese passen mit den Bohrungen annähernd spielfrei zusammen und können somit z.B. Ein Drehmoment übertragen.
Stellt euch vor, die ausgelutschten Bohrungen in den alten Flanschen von Kardanwelle und Diff. und neue oder alte Schrauben. Wenn ich hier nicht die erforderliche Reibung zwischen den Flanschen erzeugen kann macht es beim Lastwechsel „klack, klack“ und die Bohrungen werden immer größer.
Meine Empfehlung: Hier keine Schmiermittel verwenden und für saubere glatte Auflageflächen sorgen.

[MBL546E]

Zumeist wird gerade bei Flanschen an der Kardanwelle ohnehin ein Paßbund verwendet so daß die beiden Hälften schon einmal ohne Spiel zueinander sind. Dann braucht es auch keine Paßschrauben und keine "optimalen" Bohrungen. Schon alleine aus Unwuchtgründen ist dies eine logische Lösung.

Gruß,

Darius

[manfred jaeger]

Zumeist wird gerade bei Flanschen an der Kardanwelle ohnehin ein Paßbund verwendet so daß die beiden Hälften schon einmal ohne Spiel zueinander sind. Dann braucht es auch keine Paßschrauben und keine "optimalen" Bohrungen. Schon alleine aus Unwuchtgründen ist dies eine logische Lösung.

Gruß,

Darius

Richtig, stimmt aber nur halb.
Der Passbund zentriert die Flansche zueinander aber überträgt kein Drehmoment. Das muss eben die Haftreibung, erzeugt durch die Schraubverbindung, übernehmen. Übrigens wechseln eben diese Momente bei jedem Lastwechsel ihre Richtung.

[MBL546E]

Nicht ganz korrekt, Manfred. Wenn ein Paßbund vorhanden ist, können die Schraubenbohrungen ausgeschlagen sein oder oval und die Schrauben auch ohne Bund sein; nichts wird "klack klack" machen SOFERN die Flansche durch korrekten Anzug der Verschraubung mit genügend Haftreibung/Vorspannung beaufschlagt sind.

Bei einem anderen Fabrikat gibt es z.B. Kardanwellen mit 8 und mit 9mm Bohrungsdurchmesser. Nicht immer ist die Kardanwelle mit dem richtigen Durchmesser gerade lieferbar, also werden notfalls die Bohrungen aufgebohrt.

Sowas bereitet nicht einmal bei Rennfahrzeugen Probleme, deren Motoren >8.000 1/min drehen und 6h-Rennen fahren. Solange der Paßbund maßhaltig und nicht ausgeschlagen ist, passiert nichts. Und es wird nichts klacken. Man wird auch hier im Forum nichts derartiges finden; und so manche Bohrungen in den Wellen bzw. Flanschen ist eher als Wurfpassung zu betrachten heutzutage. Viel eher stellt sich Spiel im Kreuzgelenk oder im Diff selbst ein. Solange die Wellenflansche festgezogen sind, rührt sich da gar nichts.

Gruss,
Darius.

[manfred jaeger]

[quote="MBL546E"]Nicht ganz korrekt, Manfred. Wenn ein Paßbund vorhanden ist, können die Schraubenbohrungen ausgeschlagen sein oder oval und die Schrauben auch ohne Bund sein; nichts wird "klack klack" machen SOFERN die Flansche durch korrekten Anzug der Verschraubung mit genügend Haftreibung/Vorspannung beaufschlagt sind.

Hi,
das ist doch genau was ich sage!
Die Verschraubung muß die Haftreibung erzeugen. Nur dann werden die Schrauben, wie es richtig ist, nicht auf Abscherung beansprucht.