Kardanwelle
Eine Kardanwelle ist eine Sonderform der Gelenkwelle und wird zur Übertragung einer Drehbewegung genutzt. Der Begriff Kardanwelle geht zurück auf den Arzt und Mathematiker Gerolamo Cardano.
Die Kardanwelle besteht im Grunde genommen aus einem stabilen Rohr, das die Strecke zwischen Drehmomenterzeugung und dem Ort, an dem das Drehmoment benötigt wird, verbindet.
An den Enden wird die Kardanwelle oft mit Kreuzgelenken angeschlossen. Die Vorteile einer Kardanwelle gegenüber einer Antriebskette sind der geringe Wartungsaufwand und das geringe Spiel. Zudem können während der Drehung beide Wellen-Enden ihren Abstand ändern. So ändert sich z.B. die Lage des mit der Antriebsachse bewegten Differentials zum Getriebe durch die Federung des Fahrzeuges. Diese Längenänderung wird mit einem Schiebestück ermöglicht. Nachteilig wirken sich aber das höhere Gewicht und die höheren Kosten aus.
Für geringe Drehmomente können statt Kreuzgelenken auch elastische Scheiben verwendet werden, die als Kardanscheiben oder Hardyscheiben bezeichnet werden. Diese Art ist einfacher herzustellen im Vergleich zum Kardangelenk und somit kostengünstiger. Sie wird auch in der Fahrzeugtechnik verwendet.
Neben vielen Anwendungen in stationären Maschinen wird eine Gelenkwelle beim Traktor zum Antrieb von Nebenaggregaten wie Mähmaschine, Sämaschine oder anderem verwendet, da diese Aggregate teils beweglich am Traktor befestigt werden und ihre Lage ändern können.
Kardanantrieb
Der Kardan oder Kardanantrieb ist eine Baugruppe im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen. Er überbrückt den Abstand zwischen Getriebe und Antriebsachse mit der Kardanwelle (mit einem oder meist zwei Kardangelenken) und überträgt so das Drehmoment zur Fortbewegung.
Der Name leitet sich ab von dem Mathematiker und Arzt Gerolamo Cardano, der die in zwei Ebenen um 90 Grad gekreuzte Aufhängung für astronomische Instrumente und den Kompass erstmals beschrieben hatte (Kardanische Aufhängung).
Die Kardanwelle ist die gängige Verbindung zur Übertragung der Antriebs-Momente vom Getriebe zum Achs-Antrieb bei allen vier- und mehrrädrigen Kraftfahrzeugen, die den Motor vorn und die Antriebsachse(n) hinten haben.
Wegen der Beweglichkeiten (Heben und Senken der Antriebsachse) befinden sich beiderseits der Kardanwelle in der Regel Gelenke, die Kardangelenke. Weiter muss in aller Regel wegen der möglichen Abstands-Änderungen ein Längenausgleich möglich sein: realisiert mit einem Schiebestück mit innerer und äußerer Verzahnung, Schmierung und Abdichtung.
PKW und LKW
Bei PKW findet sich meist am Getriebe-Ausgang eine sogenannte Hardyscheibe, ein in geringen Grenzen winkel-bewegliches Gelenk, realisiert mit einer gewebe-verstärkten Gummi-Scheibe mit vier oder sechs Bohrungen, die wechselweise zur Drehmoment-Einleitung vom Getriebe und zur Drehmoment-Weitergabe Richtung Hinterachse dienen.
Wenn die Kardanwelle relativ kurz ist, so wird schon mal auf eine Zwischenlagerung verzichtet. Ansonsten findet sich bei längeren Kardanwellen "unterwegs" ein Zwischenlager, das am Fahrzeugboden oder -Rahmen aufgehängt ist, um Vibrationen zu vermeiden.
An der Hinterachse befindet sich ein zweites winkelbewegliches Gelenk, hier oftmals in der "klassischen" Form des kardanischen Gelenks.
Motorräder
Wie bei PKWs mit längsliegendem Motor ist auch bei Motorrädern mit längsliegendem Motor (bzw. längsliegender Kurbelwelle) der Kardan die "logische" Weiterleitung des Drehmomentes; erst am Hinterrad findet mittels eines Kegeltriebs die Umlenkung der Drehachse von längs auf quer statt.
Motorräder mit querliegender Kurbelwelle benötigen hingegen für einen Kardanantrieb zwei Kegelradsätze: neben dem einen am Hinterrad noch einen weiteren vorn am Getriebeausgang. Beispiel hierfür sind Modelle von Yamaha (XS 650, XS 750) und Kawasaki (K 1000 ST). Der Kardanantrieb der Yamaha XS 750 wurde übrigens wegen mangelnder Erfahrung der Japaner in den späten 70er Jahren von Porsche in Weissach entwickelt!
Bei einigen Motorrad-Herstellern gehört der Kardanantrieb (anstelle einer verschleißenden und wartungsbedürftigen Kette) zur Modellpolitik und zum "guten Ton"; Beispiele hierfür sind BMW und Moto Guzzi. Einige Tourenmodelle japanischer Hersteller verfügen in gleicher Logik ebenso über einen Kardan-Antrieb, Beispiele sind die Honda Gold Wing und CX 500.
Immer mal wieder wird über den Punkt Wartungserleichterung versus Leistung gestritten: klar ist, dass eine neue Antriebskette (anstelle eines Kardans) einen höheren Wirkungsgrad hat als ein Kardan mit Kegelradsatz. Verschleißt jedoch eine Kette, so steigt ihr Leistungsbedarf über das Maß des Kardan-Verlustes hinaus an, insbesondere bei mangelnder Pflege und Schmierung. Das leistungstechnische Optimum ist eine Kette im Fett- oder Ölbadkasten, aber sie ist immer noch ein Verschleißteil und daher bei Tourenmotorrädern weniger beliebt als der Kardan.
