Totpunkt

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Dieser Artikel behandelt den Totpunkt in der Mechanik, für andere Bedeutungen siehe Toter Punkt

Von einem Totpunkt spricht man in der Mechanik, wenn bei einem Hebelmechanismus die verbindenden Gelenke und die einwirkenden Kraftvektoren auf einer Linie liegen.

Dabei wird die zugeführte Kraft nur auf den Haltepunkt des Mechanismus übertragen, eine Bewegung der Hebel ist ohne äußere Einwirkung nicht möglich. Erst eine Kraft quer zur Hauptachse dieses Mechanismus ändert diesen Zustand. Wichtig ist diese Stellung bei der Konstruktion und dem Einsatz von Drehgelenkgetriebe und Schubgelenkgetriebe. Das Erreichen eines Totpunktes ist dabei unerwünscht oder wird geduldet. Es gibt aber auch Anwendungen (zum Beispiel Kniehebel), die den Totpunkt ausnutzen.

Kurbeltrieb[Bearbeiten]

Die Totpunktlage eines Kurbeltriebes ist dann gegeben, wenn die Drehpunkte von Achslager (Kurbelwelle), Treibstangenlager (Pleuellager) und Kreuzkopf (bzw. Kolbenbolzen) in einer Linie liegen. Dabei ist es unerheblich, welche der beiden möglichen Lagen eingenommen wird. Da die Kolbenkraft vollständig, und ohne seitliche Komponenten zu entwickeln, vom Achslager aufgenommen wird, kann der Kurbeltrieb aus dieser Lage heraus nicht ohne Hilfe anfahren.

Verbrennungsmotor[Bearbeiten]

Als Totpunkte bezeichnet man die Stellungen der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, in denen der Kolben keine Bewegung mehr in axialer Richtung ausführt.

Die Lage der Totpunkte wird durch die Geometrie von Kurbelwelle, Pleuel und Kolben eindeutig bestimmt.

Man unterscheidet zwischen oberem Totpunkt (OT) (die Kolbenoberseite befindet sich nah am Zylinderkopf) und dem unteren Totpunkt (UT) (die Kolbenoberseite ist entfernt vom Zylinderkopf).

Bei Viertaktmotoren unterscheidet man zusätzlich zwischen dem Ladungswechsel-OT (LWOT, zwischen Ausstoß- und Ansaugtakt) und dem Zünd-OT (ZOT, zwischen Kompressions- und Arbeitstakt).

Der obere Totpunkt dient als Referenz für die Kurbelwellenlage. Eine Kurbelwellenlage von 0° entspricht in der Regel der Stellung Zünd-OT. Bei Ottomotoren wird der Zündzeitpunkt in Grad vor OT angegeben.

Beim Kreiskolbenmotor sind mit Totpunktlagen die Stellungen des Kreiskolbens gemeint, bei denen das Kammervolumen minimal beziehungsweise maximal ist. Bei Läuferstellung 30° (entspricht Exzenterwinkel 90°) stellt sich das kleinste Kammervolumen (OT), bei Läuferstellung 60° (entspricht Exzenterwinkel 180°) das größte Kammervolumen ein (UT).

Siehe auch: Mederer-Motor

Elektromotor mit Doppel-T-Anker[Bearbeiten]

Befindet sich der Rotor (Doppel-T-Anker) eines Elektromotors genau zwischen Nord- und Südpol des Stators, sorgt der Kommutator dafür, dass in diesem Moment kein Strom durch die Spule des Rotors fließt. Aus dieser Position läuft ein solcher Motor nicht an. Der Schwung aus einer vorhergehenden Rotationsbewegung sorgt dafür, dass dieser Totpunkt überwunden wird.

Totpunktfeder[Bearbeiten]

Totpunktfeder als Kupplungshilfe

Eine einfache Form der Ausnutzung eines Totpunktes stellt die Totpunktfeder, auch Übertotpunktfeder genannt, dar. An einem Hebel ist eine vorgespannte Feder in leicht versetzter Stellung zum Drehpunkt angebracht. Wird beim Bewegen des Hebels der Totpunkt überwunden, entspannt sich die Feder in Betätigungsrichtung. Somit ist die benötigte Kraft zum Bedienen am Anfang des Hebelweges am größten und wird dann kleiner. Diese Technik wird vielfach verwendet zum Beispiel als Kupplungshilfe oder als Öffnungshilfe für Türen (KFZ-Heckklappe, Spülmaschinentür).

Anhänger[Bearbeiten]

Beim Rückwärtsfahren mit einem Anhänger wird der Totpunkt ausgenutzt. Der Fahrer des Zugfahrzeugs muss im Bereich des Totpunktes manövrieren, um gerade rückwärts fahren zu können. Lenkt er zu weit davon weg, knickt der Hängerzug ein und fährt um die Kurve.

Literatur[Bearbeiten]

  • Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert: Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik. 2. Auflage, Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, 2001, ISBN 3-528-13114-4.