Kardanwelle (Gelenkwelle)

Die Kardanwelle ist das lange, rotierende Bauteil, das das Motordrehmoment vom vorn liegenden Getriebe zum hinteren Achsantrieb leitet, und sie existiert, um eine Strecke zu überbrücken, die kein einzelnes Zahnrad und keine kurze Welle allein zurücklegen könnte. Bei einer klassischen Anordnung mit Hinterrad- oder Allradantrieb sitzen Motor und Getriebe weit vorn, während die angetriebene Achse mehrere Meter dahinter liegt; daher ist eine robuste, sich drehende Verbindung nötig, um beide miteinander zu koppeln. Ohne sie hätte die vom Motor erzeugte Leistung keinen Weg, sobald sie das Getriebe verlassen hat.

Mechanisch ist die Kardanwelle ein hohles Rohr aus Stahl oder Aluminium, das an jedem Ende mit einem Kreuzgelenk versehen ist und bei längeren Ausführungen durch ein Mittellager in zwei Abschnitte geteilt wird. Die hohle Bauform hält Gewicht und rotierende Massenträgheit gering und widersteht zugleich den Torsionskräften, die beim Anliegen des vollen Drehmoments auftreten. Da das Getriebe starr mit der Karosserie verbunden ist, die Hinterachse jedoch über ihre Federung ein- und ausfedert, muss die Welle ständige Änderungen sowohl im Winkel als auch in der Länge ausgleichen: Die Kreuzgelenke verarbeiten den wechselnden Winkel, während ein verschiebbarer Keilwellenabschnitt, oft im Getriebeausgang oder in einer Schiebemuffe, ein teleskopartiges Längen der Welle bei Achsbewegung erlaubt.

Die praktische Bedeutung der Kardanwelle liegt darin, dass sie große Drehmomente zuverlässig überträgt und dabei diese fortwährende Bewegung verkraftet. Sie dreht zudem mit hoher Drehzahl, bei Autobahntempo häufig mehrere tausend Umdrehungen pro Minute, weshalb eine präzise Auswuchtung unerlässlich ist. Eine unwuchtige oder verschlissene Welle verrät sich durch Vibrationen und ein tiefes Dröhnen, das mit der Fahrgeschwindigkeit ansteigt, und ein defektes Kreuzgelenk erzeugt ein deutliches Klacken, wenn der Antrieb belastet oder entlastet wird.

Wichtig ist die Unterscheidung zwischen Kardanwelle und Seitenwellen, ein häufig verwechselter Punkt. Die Kardanwelle ist die einzelne Längswelle, die in Fahrtrichtung zum Differenzial verläuft, während die Seitenwellen die kürzeren Wellen sind, die seitlich vom Differenzial zu den einzelnen Rädern führen. Bei Fahrzeugen mit Frontantrieb gibt es überhaupt keine längs verlaufende Kardanwelle, sondern nur ein Paar Seitenwellen, da Getriebe und Differenzial in einem Achsgetriebe neben dem Motor zusammengefasst sind.

Kardanwellen unterscheiden sich erheblich je nach Fahrzeugkonzept. Bei Sport- und Schwerlastanwendungen kommen mitunter Wellen aus Kohlefaser zum Einsatz, um die Massenträgheit zu senken, und viele Allradfahrzeuge führen zwei Längswellen, je eine zu jeder Achse, gespeist über ein Verteilergetriebe. Die Wartung beschränkt sich meist darauf, die Kreuzgelenke dort zu schmieren, wo Schmiernippel vorhanden sind, und sie zu erneuern, sobald sich Spiel einstellt; gekapselte Gelenke werden schlicht als Einheit ersetzt. Wer die Kardanwelle zusammen mit dem Differenzial, dem Verteilergetriebe und den an den Seitenwellen verwendeten Gleichlaufgelenken versteht, erhält ein vollständiges Bild davon, wie das Drehmoment vom Getriebe auf die Straße gelangt.