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Technik kurz erklärt Die Entwicklung des Kreuzgelenks

| Autor: M.A. Bernhard Richter

In unserer Serie „Technik kurz erklärt“ stellen wir jede Woche ein Meisterwerk der Konstruktion vor. Heute: Das Kreuzgelenk.

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So funktioniert ein Kreuzgelenk.
So funktioniert ein Kreuzgelenk.
(Bild: Universal Joint / Universal Joint / Kneiphof / CC BY-SA 3.0 / BY-SA 3.0)

Als Kreuzgelenk oder Kardangelenk wird eine winkelbewegliche Kupplung zur Bewegungsübertragung zwischen Wellen bzw. Achsen, die sich überkreuzen, bezeichnet. Der Schnittwinkel kann während der Drehmomentübertragung veränderlich sein. Das Konstrukt basiert auf der kardanischen Aufhängung, die nach dem italienischen Arzt, Philosophen und Mathematiker Gerolamo Cardano (1501–1576) benannt ist, der das Prinzip zuerst beschrieb. Allerdings gestand er, dass er von ähnlichen Vorrichtungen inspiriert wurde.

Aufbau des Kreuzgelenks

Ein Kreuzgelenk besteht aus drei Teilen: Zwei Kreuzgelenkgabeln und dem Kreuzstück, die die Gabeln um 90° gegeneinander versetzt verbindet. Der Vorteil dieses Aufbaus ist, dass eine Drehbewegung in jede Richtung übertragen werden kann – nicht rein linear.

Ist das Kreuzgelenk gebeugt, so läuft es in einer Ungleichförmigkeit. Die Abtriebsseite läuft dann mit schwankender Drehzahl, obwohl die Antriebsseite über eine regelmäßige Geschwindigkeit verfügt. Je weiter der Beugewinkel, desto größer die Schwankung. Dem kann man entgegenwirken, indem man ein weiteres Kreuzgelenk einsetzt, das die schwankende Drehzahl wieder in eine gleichmäßige Drehzahl umwandelt.

Eingesetzt wird das Kreuzgelenk beispielsweise in der Kardanwelle oder Kreuzgelenkwelle. Dabei lenken ein oder mehrere Kreuzgelenke zusammen mit der Welle eine Drehbewegung in verschiedene Richtungen weiter – etwa wenn eine direkte Kraftübertragung zwischen dem Getriebe und dem Fahrwerk nicht möglich ist. Auch im Maschinenbau setzt man das Kreuzgelenk ein. Bei einer federnder Bewegung der Hinterachse beugt sich das Gelenk und gleich diese Bewegungen aus.

Entwicklung des Kreuzgelenks

Der Aufbau des Kreuzgelenks.
Der Aufbau des Kreuzgelenks.
(Bild: gemeinfrei / CC0)

Bereits seit 1245 ist eine Aufhängung für einen Ofen bekannt und um 1500 hat Leonardo da Vinci auf gleiche Weise einen Kompass aufgehängt. Der englische Universalgelehrte Robert Hooke erfand 1663 die Kreuzgelenke in einer Vorform: Er hatte ihre ungleichförmige Übertragung erkannt und die Kombination zu einem Doppelkreuzgelenk entwickelt, welche diese Ungleichförmigkeit durch Kombination zweier Einzelgelenke zum Doppelkreuzgelenk kompensierte. Im angelsächsischen Sprachraum sind Kreuzgelenke deshalb bis heute als „Hooke’s Joint“ bekannt.

Faszinierende Zahlen der Konstruktion

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Über den Autor

M.A. Bernhard Richter

M.A. Bernhard Richter

Redakteur Online/Print/Video, konstruktionspraxis – Alles, was der Konstrukteur braucht