Gelenk (Technik)

Ein Gelenk in der Technik ist eine bewegliche Verbindung zwischen zwei Teilen.

Im Unterschied zu den Gelenken im Körper von Lebewesen existieren in der Technik neben den Gelenken für Drehung (Drehgelenke) auch welche für Verschiebung (Schiebe- oder Schubgelenke). Die Knochengelenke der Wirbeltiere sind von den Weichteilen (Muskeln, Blut- und Nerven-Bahnen) umhüllt, so dass die miteinander verbundenen Knochen nicht beliebig umeinander rotieren, sondern sich lediglich in einem begrenzten Winkelbereich gegeneinander verdrehen können. Deshalb kommt das Rad in der Natur nicht vor.

In der Technik werden Gelenke nach der Art der Relativbewegung und der Anzahl der Freiheitsgrade unterschieden. Dabei können in einem Gelenk Drehungen und Schiebungen miteinander kombiniert sein.

Das einfache Schubgelenk (Fig. 1) lässt nur eine Schiebung zu (f=1). Haufiger wird das um die Schubachse zusätzlich drehbare Drehschubgelenk (Fig. 6, f=2) verwendet, auch wenn die Drehbarkeit nicht benötigt (aber verträglich ist) wird, weil es als Drehteil leicht hergestellt werden kann. In Koppelgetrieben werden insbesondere Drehgelenke (Fig. 2), Schubgelenke (Fig. 1) und Kugelgelenke (Fig. 7, für räumliche Getriebe) verwendet.

Drei Freiheitsgrade (f=3) hat ein Drehschubgelenk, bei dem der Schieber in einer Ebene verschiebbar und dazu senrecht drehbar ist (Fig. 5, Plattengelenk mit begrenzter Verschieblichkeit aufgrund der beidseitigen Anschläge).

Kreuzgelenke (Kardangelenke) erlauben die gleichen Bewegungen wie Kugelgelenke. Entsprechend besitzen sie ebenfalls 3 Freiheitsgrade. Im Gegensatz zu Kugelgelenken ermöglichen sie jedoch zusätzlich die Übertragung von Drehmomenten zwischen beiden Seiten des Gelenks. Ein Kreuzgelenk besteht selber aus mehreren Dreh- oder (Dreh-)Schubgelenken, die in der Art eines Koppelgetriebes miteinander verbunden sind.

Spezielle Kreuzgelenke wie Podegelenke und Tripodegelenk erlauben eine gleichmäßgere Übertragung der Drehbewegung als klassische Kardangelenke und werden daher als Gleichlaufgelenk bezeichnet. Weitwinkelgelenke erlauben einen besonders großen Knickwinkel während der Übertragung der Drehbewegung. Verschiebegelenke können zusätzlich axiale Bewegungen aufnehmen. Entsprechend besitzen sie vier Freiheitsgrade.

In der Baustatik wird angenommen, dass Koppelträger und die Stäbe eines Fachwerks untereinander gelenkig verbunden sind, im zweidimensionalen Fachwerk durch Drehgelenke und im dreidimensionalen Fachwerk durch Kugelgelenke. In der Praxis werden unbewegliche Konstruktionen selten mit echten Gelenken ausgeführt, die einer Bewegung (annähernd) keinen Widerstand entgegensetzen. In der Regel werden einfach zu fertigende biegeweiche Knoten oder Fließgelenke ausgeführt und es wird inkauf genommen, dass bei Bewegungen in beschränktem Umfang Biegemomente an den Knotenpunkten entstehen. Diese müssen klein genug bleiben, um die angeschlossenen Stäbe nicht der Gefahr des Knickens auszusetzen oder zu schwer vorherzusehenden Umlagerungen im Kräfteverlauf zu führen.

Wenn Bauwerke sich zum Untergrund punktuell abstützen, werden diese Kontaktflächen als Lager bezeichnet. Um die Wärmedehnung bei langgestreckten Konstruktionen wie Brücken zuzulassen, werden die Lager oft als Dreh- oder Drehschubgelenke ausgeführt.

Viele Maschinen besitzen bewegliche Teile, die drehbar bzw. gelenkig gelagert werden. Drehbare und gelenkige Verbindungen werden im Maschinenbau als Gleit- oder Wälzlager ausgeführt.

Alle Glieder eines Koppelgetriebes sind jeweils durch ein Gelenk miteinander verbunden, und das Ganze ist zu einer geschlossenen Kette beweglich (gelenkig) miteinander verknüpft.
Zusätzlich gibt es in Zahnradgetrieben und in Kurvengetrieben das Wälzgleiten als gelenkige Paarung mit 2 Freiheitsgraden zwischen zwei Zahnflanken bzw. zwischen zwei allgemein gekurvten Flanken (z. B. zwischen Nockenwelle und Ventilstößeln im Verbrennungsmotor).

Wiktionary: Gelenk – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen