Ein Kreuzgelenk oder Kardangelenk ist im Maschinenbau ein Gelenk, welches in einer sich drehenden Welle einen Knick bei gleichzeitig andauernder Kraftübertragung erlaubt.

Universal joint.png Dies wird dadurch erreicht, dass ein zentrales Kreuz an zwei gegenüberliegenden Enden mit drehbaren Gelenken an einer der Wellen befestigt ist und die beiden anderen Enden ebenfalls mit drehbaren Gelenken an der anderen Welle. Dieser Typ ist auch als 'Hook'-Gelenk (nach dem englischen Gelehrten Robert Hooke, einem Zeitgenossen Newtons) bekannt. Eine Welle mit einem oder mehreren eingebauten Kreuzgelenken wird als Gelenkwelle (oft auch als Kardanwelle) bezeichnet.

Die Bezeichnung Kardangelenk ist eigentlich nicht zutreffend. Sie geht auf Gerolamo Cardano zurück, der aber lediglich die ähnlich aufgebaute Kardanische Aufhängung erfunden hat.

Es findet im Bereich Fahrzeug- und Maschinenbau, u.A. als Antriebswelle (Königswelle) bei dem ein oder anderen Motorrad vielerlei Anwendung. Eine weite Verbreitung findet das Kreuzgelenk auch in der Landwirtschaft, wo jeweils eins an beiden Enden der Zapfwelle angebracht ist, mit der fast alle Anbaugeräte mit drehenden Antrieben vom Traktor aus angetrieben werden, z.B. Heuwender oder die Pumpe einer Ackerspritze oder eines Güllefasses.

Vorteil der Kreuzgelenke ist ihr ausgezeichneter Wirkungsgrad, der es für viele Anwendungen interessant macht.

Kinematik

Das einfache Kreuzgelenk erzeugt, wenn es unter Beugewinkel läuft, eine Ungleichförmigkeit, d.h. auf der Antriebsseite wird es mit konstanter Drehzahl angetrieben, aber auf der Abtriebsseite dreht es sich mal ein bisschen schneller und mal ein bisschen langsamer als die Antriebsseite. Die Ungleichförmigkeit nimmt mit dem Beugewinkel zu.

Eine klassische Lösung, um das Problem zu beseitigen, ist entweder die Z- oder die W-Anordnung zweier Kreuzgelenke. Dazu geht man von einer dreiteiligen Gelenkwelle aus, deren Teile durch zwei Kreuzgelenke verbunden sind. Nun wird die Gelenkwelle so verbaut, dass alle drei Teile der Welle in einer Ebene gebeugt werden, wobei die Winkel zwischen äußeren Wellen und der mittleren Welle jeweils gleich sind - entweder im gleichen Sinn (W-Anordnung) oder im entgegengesetzten Sinn (Z-Anordnung).

Lässt man die Kreuzgelenke eng zusammenrücken, kann man sie auch als Paar verbauen und wie ein einzelnes Gelenk einsetzen. Robert Hooke beschrieb diese Idee bereits 1683.

Literatur

• Seherr-Thoss, Schmelz, Aucktor: Gelenke und Gelenkwellen. Springer Verlag 2002. ISBN 3540417591

Welle (Technik) | Verbindungselement

Universal joint | Giunto cardanico | Cardanische ophanging | Sprzęgło wychylne | Kardanknut