Was ist ein Winkelgelenk?
Ein Winkelgelenk ist ein Oberbegriff für eine breite Klassifizierung von Verbindungsmethoden, bei denen ein Teil in einer bestimmten Richtung in das Gelenk eintritt und ein anderes Teil in einer anderen Richtung austritt. Es gibt zwei Klassifizierungen von Winkelgelenken, fest und einstellbar. Ein feststehendes Gelenk bewegt sich nicht aus seiner Ausgangsposition, während ein einstellbares Winkelgelenk eine gewisse Bewegung aufweist. Feste Gelenke sind an unbeweglichen Orten wie der Innenseite einer Wand oder eines Bilderrahmens üblich, während einstellbare Gelenke häufig in Maschinen wie Motoren oder Industriewerkzeugen verwendet werden.
Winkelgelenke gibt es so ziemlich überall, wo Menschen sind. Ob es sich um zwei zusammengezurrte Stöcke handelt, um ein Zelt zu bauen, oder um die Innenseite eines ferngesteuerten Autos, Menschen verwenden in vielen Dingen Winkelgelenke. In einer festen Struktur wird das Gelenk im Allgemeinen verwendet, um die auf das Objekt ausgeübte Druckrichtung zu ändern. Bei der Verwendung in einer Maschine ermöglicht das Gelenk typischerweise, dass sich Energie auf einem nicht linearen Weg bewegt.
Durch feste Verbindungen können zwei Elemente miteinander verbunden werden, ohne an Stärke einzubüßen. Dadurch kann die Gelenkstelle die auf sie einwirkenden Kräfte ändern, indem sie ihre Richtung ändert oder eine seitliche Stabilität erzeugt. Beispielsweise werden die Ecken eines Hauses mit festen Fugen hergestellt. Diese Fugen nehmen die von den darüber liegenden Böden auf die Wände ausgeübte Kraft auf und leiten sie nach unten in den Boden. Wenn die Wände einfach aus freistehenden und nicht verbundenen Wänden bestehen würden, würde das Gebäude unter seinem eigenen Gewicht einstürzen.
Einstellbare Gelenke sind im Allgemeinen viel komplizierter als feste Gelenke. Da ein Festwinkelgelenk einfach nicht brechen muss, sind sie in der Regel recht einfach. Andererseits muss sich ein einstellbares Winkelgelenk biegen, drehen und Energie übertragen können, ohne an Kraft zu verlieren. Infolgedessen bestehen die meisten einstellbaren Gelenke vollständig aus Metall. Die beiden häufigsten Formen von einstellbaren Winkelgelenken sind Universalgelenke (U-Gelenke) und Gleichlaufgelenke (CV-Gelenke).
Das AU-Gelenk besteht aus zwei Scharnieren, mit denen sich das Gelenk in einem Winkel von mehr als 90 Grad frei bewegen kann. Jede mit dem Gelenk verbundene Welle hat am Ende eine Y-förmige Gabel. Eine Gabel ist um 90 Grad zur anderen gedreht, sodass sie mit den Gabelenden eine Plusform bildet. Zwischen diesen Gabeln befindet sich ein einfacher Verbinder, der sich frei an der Spitze jedes Endes anbringen lässt und so zwei Schwenkscharniere erzeugt. Durch die Ausführung mit zwei Scharnieren können sich beide Wellen gleichzeitig drehen, jedoch in einem Winkel, der vom anderen unabhängig ist.
Ein CV-Winkelgelenk ist ein modifiziertes Kugelgelenk und wird normalerweise verwendet, wenn das Gelenk Energie in einem Winkel übertragen muss, der sich nie ändert. Das Kugelende einer Welle passt in die Fassung am anderen Ende. Rillen an der Kugel und an der Innenseite der Fassung halten einen Satz Kugellager, mit denen sich die Kugel drehen und Energie übertragen kann. Diese Gelenke haben ein sehr hohes Energieübertragungspotential, erfordern jedoch mehr Wartung als andere einstellbare Gelenke.