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MODUL 7 · EINHEIT 1 VON 5

Kupplungsarten und Auswahl

ca. 7 Min. · Lernziele, Beispiel, Wissenscheck

Lernziele — nach dieser Einheit können Sie …

  • starre, drehelastische, drehsteife und schaltbare Kupplungen nach VDI 2240 unterscheiden;
  • das Nennmoment einer Kupplung aus Leistung und Drehzahl berechnen und mit einem Betriebsfaktor dimensionieren;
  • eine Kupplung anhand Drehmoment, Versatz-Toleranz, Drehzahl und Spielfreiheit auswählen.

Kupplungstypen im Überblick

Kupplungen verbinden zwei Wellen, übertragen das Drehmoment und gleichen Fertigungs- und Montagetoleranzen aus. Die VDI 2240 teilt sie systematisch in nicht schaltbare und schaltbare Kupplungen ein. Bei den nicht schaltbaren Kupplungen unterscheidet man starre Kupplungen (z. B. Flanschkupplungen nach DIN 116, ohne Spiel oder Elastizität, aber mit voller Ausrichtungsgenauigkeit), drehelastische Kupplungen (z. B. Klauenkupplungen mit Elastomer-Stern, gleichen radialen, axialen und Winkelversatz aus und dämpfen Schwingungen) und drehsteif-ausgleichende Kupplungen (z. B. Metallbalgkupplungen, verbinden hohe Steifigkeit mit Präzision). Bei den schaltbaren Kupplungen unterscheidet man fremdbetätigte (z. B. Elektromagnet-Kupplung) und selbsttätige Bauarten (z. B. Freilauf, Rutsch- oder Sicherheitskupplung); sie verbinden oder trennen die Wellen – fremdbetätigt oder selbsttätig (richtungs-, drehzahl- oder drehmomentabhängig).

Nennmoment und Betriebsfaktor

Eine Kupplung wird nach dem zu übertragenden Drehmoment ausgewählt. Das Nennmoment folgt aus Leistung und Drehzahl und wird anschließend mit einem Betriebs- bzw. Stoßfaktor S_B beaufschlagt, der Lastspitzen, Anläufe und Stöße abdeckt. Für nachgiebige Wellenkupplungen regelt DIN 740 das Auslegungsverfahren und die Betriebsfaktoren:

M_N = 9550 · P / n

M_dim = M_N · S_B

M_N = Nennmoment (Nm) · P = Leistung (kW) · n = Drehzahl (min⁻¹) · S_B = Betriebsfaktor (Richtwerte: gleichförmiger Lauf 1,0–1,5 · mäßige Stöße 1,5–2,5 · starke Stöße 2,5–4,0)

Fünf Auswahlkriterien

  • Drehmoment: auf das 1,3- bis 1,5-fache des permanenten Antriebsmoments auslegen.
  • Versatz-Toleranzen: radial 0,1–1,0 mm, axial 0,2–2,0 mm, Winkel 0,5–2,0°.
  • Drehzahl/Fliehkräfte: ab n > 5.000 min⁻¹ werden Fliehkräfte relevant – leichte, kompakte Bauformen bevorzugen.
  • Spielfreiheit: in Bogenminuten (arcmin) angegeben, 1° = 60 arcmin.
  • Temperaturbereich: Elastomer-Kupplungen meist −20 bis +80 °C, darüber hinaus Metallbalg- oder Flanschkupplung.

Merksatz

Eine Kupplung wird nicht nach dem Nennmoment allein gewählt: Betriebsfaktor, Versatz-Toleranz und die geforderte Spielfreiheit in Bogenminuten entscheiden mindestens genauso stark, welcher Kupplungstyp passt.

Rechenbeispiel

Gegeben

Ein Motor leistet P = 5,5 kW bei n = 1.450 min⁻¹; die Anwendung hat mäßige Stöße (S_B = 2,0).

Berechnung

  • M_N = 9550 · 5,5 / 1.450 ≈ 36,2 Nm
  • M_dim = 36,2 · 2,0 ≈ 72,4 Nm → die Kupplung muss für mindestens ~72 Nm ausgelegt sein
  • Markierter Punkt: Beispiel: 72,4 Nm
  • Markierter Punkt 1: Beispiel: 72,4 Nm
Abbildung 7.1-1: Dimensionierungsmoment über dem Stoßfaktor. Quelle: Rechenweg dieser Lerneinheit (inhalt-b: Formel-Reihenfolge korrigiert)
Beschreibung und Werte der Abbildung

Das Dimensionierungsmoment M_dim=M_N·S_B steigt linear mit dem Stoßfaktor S_B. Die drei Zonen (unterschiedliches Muster statt nur Farbe) zeigen die Betriebsart: gleichförmig (S_B 1,0–1,5), mäßige Stöße (1,5–2,5) und starke Stöße (2,5–4,0). Das Rechenbeispiel mit P=5,5 kW und n=1.450 min⁻¹ ergibt ein Nennmoment M_N≈36,2 Nm und bei S_B=2,0 ein Dimensionierungsmoment von rund 72,4 Nm.

M_dim je Stoßfaktor S_B
Stoßfaktor S_BM_dim (Nm)
1,0 36,2
1,5 54,3
2,0 72,4
2,5 90,6
3,0 108,7
4,0 144,9

Wissenscheck

Beantworten Sie alle drei Fragen und klicken Sie dann auf „Prüfen". Ab 2 von 3 richtigen Antworten gilt die Einheit als abgeschlossen. Wiederholen ist jederzeit möglich.

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Frage 1 von 3: Ein Motor leistet P = 7,5 kW bei n = 1.000 min⁻¹. Wie groß ist das Nennmoment M_N in Nm?
Nm
Erklärung

M_N = 9550 · P / n = 9550 · 7,5 / 1.000 ≈ 71,6 Nm.

Quelle: Kupplungen im Maschinenbau →
Frage 2 von 3: Nach welcher Norm werden Betriebsfaktoren für nachgiebige (elastische) Wellenkupplungen dimensioniert?
Erklärung

DIN 740 regelt das Auslegungsverfahren und die Betriebsfaktoren für nachgiebige Wellenkupplungen. DIN 116 gilt dagegen für starre Flanschkupplungen (Scheibenkupplungen).

Quelle: Kupplungen im Maschinenbau →
Frage 3 von 3: Welches Verdrehspiel ist für eine Balgkupplung typisch?
Erklärung

Balgkupplungen erreichen ein Verdrehspiel von weniger als 1 Bogenminute (arcmin) und sind damit der Standard für spielfreie, präzise Drehmomentübertragung in Robotik und Positionierantrieben.

Quelle: Kupplungen im Maschinenbau →

Bitte alle drei Fragen beantworten, um „Prüfen" zu aktivieren.

Vertiefung (optional)

Ratgeber: Kupplungen im Maschinenbau (öffnet in neuem Tab)

Lernzweck: Rechenwege und Zahlen sind vereinfachte Lehrbeispiele. Für eine reale Anlage gelten die Angaben des Herstellers, die einschlägigen Normen und die Prüfung durch eine fachkundige Person.

Curriculum v0.1 (Beta) · Stand 17.09.2026 · Inhalte sorgfältig erstellt und geprüft – finale Abnahme folgt

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