Achse (Maschinenelement)

Eine Achse ist ein längliches Maschinenelement mit meistens kreisförmigen Querschnitten. Sie kann im Maschinengestell fest eingebaut sein und dabei als inneres Drehlager-Teil für meistens mehrere rotierende Räder dienen (z. B. durchgehende Achse in älteren Handwagen und Kinderwagen). Die Räder können auch auf einer Achse fest montiert sein, wobei die Achse mit ihnen gemeinsam rotiert (z. B. eine Laufradachse). Obwohl dieses längliche rorationssymmetrische Maschinenelement in diesem Falle rotiert, ist es keine Welle, wenn es kein Drehmoment zwischen den auf ihm fix montierten Rädern überträgt. Achsen werden somit lediglich auf Biegung und nicht auch auf Torsion wie Wellen beansprucht.[1]

Achse eines Fahrrad-Rades mit von innen nach außen: Kugellagern, Laufringen (mit Staubkappen), Kontermuttern (gegen Laufringe) und Muttern zum Klemmen im Ausfallende (feststehende Achse).
Zwischen den beiden Kugellagern läuft im Betrieb die Fahrradnabe.

Varianten, Bezeichnungen

Hintere Fahrradnabe, drehbar gelagert auf einer im Fahrradrahmen feststehenden Achse.

Feststehende Achse

Feststehende Achsen sind ein- oder beidseitig fest mit dem Maschinengestell verbunden. Sie sind in der Überzahl und werden z. B. in Fahrradachsen verwendet.

Umlaufende Achse

Nicht-angetriebene Güterwagen-Radsätze (Laufradsätze). Für zwei Laufräder werden nur zwei, an den Enden einer umlaufenden Achse montierte Drehlager benötigt.

Umlaufende Achsen sind weniger häufig. Ihr Vorteil ist, dass mit ihnen die Zahl der Drehlager von mehreren parallel mit gleicher Drehzahl drehenden Bauteilen auf zwei verringert wird. Ein Beispiel sind Laufradsätze bei Eisenbahnen.[2] Bei Verwendung einer kurzen Achse (Achsstummel) für jedes Rad wären vier Drehlager erforderlich.

Bei einem angetriebenen Radsatz (Treibradsatz) wird ein Drehmoment übertragen, weshalb gelegentliche Bezeichnung des auf die Radscheiben übertragenden Bauteils als Achse falsch[3] ist. Gleiches gilt, wenn sich bei einem Laufradsatz die Bremse (vorwiegend Scheibenbremse) zwischen den Laufrädern befindet.

Achszapfen und Achsstummel

Das im Durchmesser abgesetzte Ende einer Achse wird Achszapfen genannt. Der Absatz dient als axialer Anschlag (Lauffläche) für gleitend gelagerte Räder oder als Montageanschlag für Wälzlager-Innenringe bei Wälzlagerung.

Ein Achsstummel oder Achsstumpf ist ein kurzes Achsstück, z. B. dasjenige, das zur Einzelradaufhängung eines Kraftfahrzeug-Rades dient.

Voll- und Hohlachsen

Das Material im Innern einer Vollachse wird bei Belastung weniger beansprucht als das Material am Umfang der Achse. Es trägt daher deutlich weniger zur Festigkeit bei und kann weggelassen werden: Hohlachse. Beispielsweise werden Fahrräder mit Hohlachsen ausgestattet, welche nicht nur zur Gewichtseinsparung beitragen, sondern auch zur Aufnahme von Schnellspannern dienen.

Achszahl zweispuriger Fahrzeuge

Die Achszahl ist ein Unterscheidungsmerkmal zweispuriger Fahrzeuge, unabhängig davon, ob zwischen den beiden Rädern eine durchgehende fest stehende oder rotierende Achse vorhanden ist oder Einzelradaufhängung vorliegt:

Der zweirädrige Karren ist ein einachsiges Fahrzeug.
Ein Wagen mit vier Rädern und ein PKW sind zweiachsig.
Mehrachsigkeit besteht häufig bei Nutzkraftwagen (Omnibusse, Lastkraftwagen) und Schienenfahrzeugen (Eisenbahn und Straßenbahn).

Die Summe aller Achsen von Zugfahrzeug und/oder Anhängern ist oft verkehrsrechtlich (z. B. bei Lastzügen) oder durch andere Regelungen (z. B. bei Güterzügen) beschränkt. Beim Zählen der Radsätze von Schienenfahrzeugen wird üblicherweise auch von Achszahlen gesprochen.

Positionierung und Gruppierung von Achsen

Bei der Position der Achse wird unterschieden zwischen Vorder- und Hinterachse.

Bei der Gruppierung der Achsen wird unterschieden zwischen Einfach-, Doppel- bzw. Tandem- und Mehrfachachse.

Siehe auch

Einzelnachweise

Kabus, Karlheinz, Rieg, Frank 1955-, Weidermann, Frank 1967-, Engelken, Gerhard, Hackenschmidt, Reinhard 1953-: Decker Maschinenelemente. Funktion, Gestaltung und Berechnung. 20., neu bearbeitete Auflage. München, ISBN 978-3-446-45029-5.
Felix Rötscher: Die Maschinenelemente, 2. Band: Seite 739, Abb. 1265 «Beispiele bieten … die Eisenbahnwagenachse: Das geringe Drehmoment, das in dieser durch die Zapfenreibung entsteht, kann gegenüber den Biegemomenten vernachlässigt werden.» Ebenfalls vernachlässigbar sind Drehmomente, die durch Schlupf eines Laufrades oder beider auf der Schiene entstehen (Durchmesserunterschied der beiden Laufräder, Wegunterschied auf Gleisbogen)
Siegfried Hildebrand: Feinmechanische Bauelemente, Carl Hanser Verlag, 1968, S. 474. Der Autor unterscheidet zwischen Welle und Achse streng und gleich wie hier beschrieben, fügt aber auch folgende Bemerkung an: «Im allgemeinen Sprachgebrauch wird der Unterschied zwischen Welle und Achse nicht so genau genommen.»

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[1] Kabus, Karlheinz, Rieg, Frank 1955-, Weidermann, Frank 1967-, Engelken, Gerhard, Hackenschmidt, Reinhard 1953-: Decker Maschinenelemente. Funktion, Gestaltung und Berechnung. 20., neu bearbeitete Auflage. München, ISBN 978-3-446-45029-5.

[2] Felix Rötscher: Die Maschinenelemente, 2. Band: Seite 739, Abb. 1265 «Beispiele bieten … die Eisenbahnwagenachse: Das geringe Drehmoment, das in dieser durch die Zapfenreibung entsteht, kann gegenüber den Biegemomenten vernachlässigt werden.» Ebenfalls vernachlässigbar sind Drehmomente, die durch Schlupf eines Laufrades oder beider auf der Schiene entstehen (Durchmesserunterschied der beiden Laufräder, Wegunterschied auf Gleisbogen)

[3] Siegfried Hildebrand: Feinmechanische Bauelemente, Carl Hanser Verlag, 1968, S. 474. Der Autor unterscheidet zwischen Welle und Achse streng und gleich wie hier beschrieben, fügt aber auch folgende Bemerkung an: «Im allgemeinen Sprachgebrauch wird der Unterschied zwischen Welle und Achse nicht so genau genommen.»