Funktion und Aufgabe von Gelenkwellen

Die Verbrennung im Motor wird über die Kurbelwelle in Drehbewegung umgesetzt und an das Getriebe weitergeleitet. Entsprechend der Drehgeschwindigkeit der Räder bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit wird hier die Drehbewegung übersetzt oder untersetzt weitergeleitet. Dabei muss zwischen front- und heckgetriebenen Fahrzeugen unterschieden werden. Bei Fahrzeugen mit Heckantrieb befindet sich die erste Gelenkwelle, die Kardanwelle, direkt nach dem Getriebe. Die Drehbewegung wird von hier an das Achsdifferenzial geleitet.

Entweder sind die Räder hier über Steckachsen mit dem Differenzial verbunden oder es kommen Gelenk- oder Antriebswellen zum Einsatz. Insbesondere bei Fahrzeugen mit selbsttragender Karosserie müssen die Antriebswellen nämlich auch bei Fahrzeugen mit Heckantrieb das Einfedern der Karosserie gegenüber dem Fahrwerk ausgleichen. Steckachsen kommen daher bei starren Achsdifferenzialkörpern zum Einsatz, die sich beispielsweise bei Fahrzeugen mit Leiterrahmen finden; also vornehmlich bei Nutzfahrzeugen, Geländewagen und einzelnen SUVs.

Bei Fahrzeugen mit Frontantrieb werden die Antriebswellen direkt vom Getriebe zu den Vorderrädern geführt. Hier sind Getriebe und Radnabe, in welche die Gelenkwelle gesteckt wird, oft in der Höhe zueinander versetzt. Je größer dieser Höhenunterschied ist, desto größer ist der kleinstmögliche Wendekreis. Darüber hinaus absorbieren die Gelenkwellen getriebeseitig auch an der Vorderachse das Einfedern der Karosserie bis zu einem Winkel von 30 Grad. Zudem ist die Vorderachse die gelenkte Fahrzeugachse. Gelenkwellen an der Vorderachse müssen daher auch bei jedem Lenkeinschlagwinkel zuverlässig die Kraft an die Räder übertragen. Hier kann ein Beugungswinkel von bis zu 47 Grad erzielt werden. Der Wendekreis ist vom erzielbaren Beugungswinkel abhängig.

Daher werden bei Antriebswellen (nicht Kardanwellen) homokinetische Gelenke eingesetzt. Unabhängig vom Einschlagwinkel und auch vom Winkel, der durch das Einfedern der Karosserie verursacht wird, kann mithilfe dieser Gelenke die Drehbewegung zuverlässig und ohne Aussetzer an die Räder übertragen werden. Die Gelenke der Antriebswelle sind aus diesen Gründen beidseitig, also radseitig und getriebeseitig, zu finden. Bei Kardanwellen kommen Kreuzgelenke zum Einsatz.

Aufbau einer Gelenkwelle

Der Aufbau leitet sich entsprechend ab: der äußere und der innere Gelenksatz, dazu ein Stahlrohr, welches als eigentliche Welle dient. Diese Welle ist zudem ausgewuchtet. Die Gelenksätze werden über einen verzahnten Zapfen in die Antriebswelle geschoben und nicht weiter befestigt. Dadurch ist die horizontale Länge der kompletten Antriebswelle flexibel. Das ist wichtig, denn wie bereits erwähnt, sind Getriebe und Radnabe in der Regel in der Höhe versetzt.

Beim Einfedern der Karosserie nähern sich die beiden Einsteck- oder Befestigungspunkte von Radnabe und Getriebe daher in der Nähe an. Dadurch wird wiederum die Wegstrecke zwischen Radnabe und Getriebebefestigung verkürzt. Wären die Antriebswellen starr und zum größtmöglichen Höhenunterschied auf die optimale Länge eingestellt, würden die Wellen beim Einfedern, also auch abhängig von der beförderten Personenzahl und der Zuladung, zu lang sein. Sie würden dann direkt auf das Differenzial des Getriebes drücken. Dichtringe (Simmerringe), aber auch Lager der Getriebewellen usw. wären dann einer signifikant höheren mechanischen Belastung ausgesetzt.

Das würde die Lebensdauer eines Getriebes und der Antriebswellen deutlich verkürzen. Da die Gelenksätze aber weiterhin beweglich in die Gelenkwelle eingeschoben werden, kann dieser Unterschied auch regelmäßig und abhängig vom Einfedern und der Beladung ausgeglichen werden. Problematisch ist das immer dann in besonderem Maße, wenn Fahrzeuge mit Frontantrieb tiefergelegt werden. Hier sind unbedingt die Vorgaben seitens des Fahrzeugherstellers und des Tieferlegungssatzes zu berücksichtigen.

Unter Umständen ist es sogar möglich, dass die Antriebswellen gekürzt werden müssen. Das wiederum ist eine Arbeit, die ausschließlich von dafür ausgerüsteten und befähigten Fachbetrieben durchgeführt werden darf. Zudem sind solche Umbauten bei Straßenzulassung gegebenenfalls eintragungspflichtig.

Weitere Komponenten der Antriebswellen

Die Gelenke erfahren natürlich einen starken mechanischen Abrieb. Daher werden diese mit Lagerfett geschmiert. Früher besaßen viele Gelenke (das Kreuzgelenk der Kardanwelle teilweise noch heute) einen Schmiernippel zum manuellen Abschmieren. Die Gelenke der Antriebswellen sind durch eine Staubmanschette geschützt. Innen ist diese Gummimanschette mit Lagerfett gefüllt. Diese Staub- und Fettmanschetten der Gelenkwellen bestehen auch heute noch häufig aus Gummi. Diese Antriebswellen-Faltenbalge werden schon seit vielen Jahrzehnten verwendet. Allerdings hat Gummi den Nachteil, dass die Weichheit und Geschmeidigkeit nur mithilfe von Weichmachern erreicht werden kann.

Diese dünsten aber mit der Zeit aus. Daher werden Gummimanschetten mit der Zeit hart, porös und damit auch brüchig. Dann schleudert es während dem Fahren nicht nur das Fett heraus. Darüber hinaus emulgiert das restliche Fett mit eindringendem Spritzwasser (und Schmutzpartikeln). Es büßt erheblich an Schmierfähigkeit ein, sodass ein Gelenkschaden an der Antriebswelle schon bald die Folge ist, wenn die kaputte Achsmanschette nicht möglichst umgehend erneuert wird. Allerdings gibt es auch in der Kunststoffindustrie in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte zu verzeichnen.

Ein relativ neues Produkt sind thermoplastische Elastomere, kurz TPE. Diese verändern diese wichtigen Eigenschaften auch über lange Zeiträume nicht. Damit treten hier gerissene TPE-Achsmanschetten nur noch aufgrund der mechanischen Einwirkung auf, nicht aber aus Alterung. Übrigens können ETP-Achsmanschetten wieder vollständig recycelt werden. Selbstverständlich erhalten Sie auch Gummi- und Staubmanschetten für die Gelenkwellen nahezu aller gängigen Fahrzeuge im Online Shop von Lott Autoteile in höchster Ersatzteilqualität und zu unseren gewohnt attraktiven Preisen.

Schäden an Gelenkwellen

Mangelnde Schmierung ist das hauptsächliche Problem, was zu einem vorzeitigen Verschleiß führt. Aber auch bei sehr hohen Laufleistungen können diese Schäden auftreten. Festzustellen sind defekte Antriebswellengelenke zumeist durch ein klopfendes oder schlagendes Geräusch insbesondere beim Lenkeinschlag bei langsamer Fahrt von der betreffenden Radseite. Bei schnellerer Fahrt kann es auch zu Schwingungen und Vibrationen im Lenkrad kommen, für die aber auch defekte Radlager verantwortlich sein können. Je nach Hersteller und Fahrzeug muss die komplette Antriebswelle erneuert werden oder es kann der betreffende Gelenksatz ausgetauscht werden.

Der Ausbau der alten und der Einbau der neuen Gelenkwelle sollte ausschließlich vom zertifizierten Fachbetrieb durchgeführt werden, da es sich um Arbeiten am Fahrwerk handelt. Zudem wird abhängig vom Fahrzeugalter und vom Hersteller oft Spezialwerkzeug in Form von Vielzahnnüssen (Innen- oder Außenvielzahn möglich) benötigt. Selbstverständlich können Sie auch spezielle Werkzeuge wie Vielzahnnüsse, Inbus und Torx bei Lott Autoteile bestellen. Bitte berücksichtigen Sie, dass linke und rechte Antriebswellen in der Regel nicht baugleich sein können.

Das Getriebe ist meist seitlich im Motorraum angeordnet. Das führt zu einer kurzen und einer langen Gelenkwelle. Bei modernen Kraftfahrzeugen zeigt sich hier die nächste Fehlerquelle für Defekte. Explizit bei Fahrzeugen mit hohem Drehmoment (zum Beispiel sportliche Fahrzeuge) können die unterschiedlich langen Gelenkwellen bei sehr hoher Drehmomentübertragung dazu führen, dass das Fahrzeug unkontrolliert nach einer Seite ausbricht. Daher sind bei neueren Fahrzeugen entsprechende Begrenzungssensoren eingebaut. Bricht das Fahrzeug beim drehmomentstarken Anfahren plötzlich aus, kann das auf einen Defekt an einem der Sensoren oder einen Kabelbruch hindeuten.

Hochwertige Ersatzteile gerade bei Antriebswellen extrem wichtig

Im Internet geistern sehr viele unseriöse Angebote herum; insbesondere aus Asien. Darauf muss nicht näher eingegangen werden. Aber der Kauf einer vermeintlich billigen Antriebswelle kann Gefahr für Leib und Leben für den Fahrer, Beifahrer und dritte Verkehrsteilnehmer bedeuten. Bei einer gerissenen Antriebswelle wäre das Fahrzeug nicht mehr lenkbar. Besonders bei hohen Geschwindigkeiten bedeutet das größte Gefahr und wäre noch gefährlicher wie Aquaplaning, da überhaupt nicht vorhersehbar.

Dass Gelenkwellen etablierter und in Europa zugelassener Hersteller etwas mehr kosten, hat seinen Grund. Mittels sogenannter Knallfahrtests werden die Antriebswellen intensiv auf ihre Belastbarkeit getestet. Sie müssen innerhalb des Antriebsstrangs das schwächste Glied darstellen, andererseits darf es auch unter extremen Fahrbedingungen möglichst nicht zu einem Schaden kommen. Wird zu schnell zu viel Drehmoment auf die Antriebsräder geleitet, muss diese Kraft absorbiert werden. Bevor andere, sehr teure Bauteile zu Schaden kommen, wirkt die Antriebswelle wie eine Sollbruchstelle.

Dennoch muss die Welle auch unter extremen Fahrbedingungen halten. Diesen besonderen Spagat schaffen nur ausgiebig getestete und perfekt von Ingenieuren entwickelte Antriebswellen. Wenngleich Gelenkwellen auf den ersten Blick recht einfach aufgebaut aussehen, so ist es dennoch moderne und präzise Hochleistungstechnologie.

Antriebswellen einzeln oder achsweise ersetzen?

Grundsätzlich wäre es zu empfehlen, beide Antriebswellen einer Achse gleichzeitig zu erneuern. Es ist immer davon auszugehen, dass die andere Antriebswelle bald einen ähnlichen Verschleiß aufweisen wird. Das gilt besonders, wenn es ein Verschleiß aufgrund hoher Kilometerleistung oder entsprechender Einsatzbedingungen ist. Aber natürlich können Antriebswellen einzeln erneuert und ausgetauscht werden.

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