Gelenkwellen Warum E-Fahrzeuge robustere Gelenkwellen brauchen

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Elektro-Lkw und -Busse verlangen nach robusteren Gelenkwellen als Verbrenner, beobachtet der Ersatzteil-Lieferant Welte. Nicht nur die hohen Kräfte im E-Antrieb setzen den Bauteilen zu – auch Flottenbetreiber diktieren längere Laufzeiten, um Kosten zu senken.

Die EU hat den schweren Nutzfahrzeugen einen Beitrag zum Klimaschutz auferlegt: 2030 sollen sie 43 Prozent weniger Kohlendioxid ausstoßen als im Jahr 2019. Als Folge daraus werden mehr batterieelektrisch oder mit Wasserstoff betriebene Laster und Omnibusse zugelassen. Im LKW-Segment sind die Anteile überschaubar: Im letzten Quartal 2025 hatten nur vier Prozent der in Deutschland zugelassenen schweren Nutzfahrzeuge einen Elektroantrieb. Bei den Stadtbussen ist die Ausgangslage eine andere: Eine ACEA-Produktionsanalyse sieht 2024 bei den großen europäischen Herstellern einen Anteil von 45 Prozent an Elektrobussen bei den Niederflur-Kompakt- sowie Niederflur-Gelenkbussen. Gleichzeitig entwickeln die OEM auch konventionelle Antriebsstränge weiter, um Schaltpunkte und Drehmomentmanagement abhängig von Gewicht, Topografie und Fahrprofil effizienter auszulegen. Das hat Folgen für die Gelenkwellen der Fahrzeuge. 

Sofortiges Drehmoment und schwere Batterien belasten die Welle

Die Umstellung auf Wasserstoff und Elektromotoren erfordert angepasste Komponenten im Antriebsstrang. Daher betrifft sie auch Ersatzteillieferanten wie die Welte-Firmengruppe. In der elektromobilen Anwendung sind die Komponenten mit höheren Herausforderungen konfrontiert: Hohe Sofortdrehmomente und das Mehrgewicht durch Traktionsbatterien belasten die Kraftübertragung. „Beim Verbrennungsmotor erhalte ich mein Drehmoment über die Getriebeschaltstufen. Beim Elektromotor kommt das Drehmoment, je nach Verschaltung und je nachdem, welches Getriebe mitentwickelt wurde, sofort an die Welle. Das stellt ein Problem dar, weil viele Wellen dafür nicht ausgelegt sind“, so Robert Sanchez, technischer Leiter bei Welte. 

Mit dem Wegfall von Verbrennungsmotor und mehrstufigem Getriebe entfallen beim Umstieg auf die Elektromobilität zahlreiche Komponenten, darunter Nockenwelle, Kolben, Kupplung, Turbolader, Kraftstofftank und Abgasanlage. Gleichzeitig verändern sich Bauteile wie Getriebe, Antriebswellen und Differenzial in Auslegung und Funktion. 

E-Fahrzeuge: Konstrukteure variieren das Layout

„Im Bereich der Elektromobilität sehen wir eine große Bandbreite an Konzepten der Nutzfahrzeughersteller. Entscheidend für uns als Aftermarket-Lieferant ist, welches Konzept der jeweilige Hersteller verfolgt: Setzt er auf eine Gelenkwelle, wo platziert er sein Getriebe? Bei elektrischen Antrieben wird dies deutlich flexibler gehandhabt“, beobachtet Sanchez. 

Befragung

Nahezu alle E-Lkw-Anwender sind hochzufrieden

Manche Anwendungen kämen auch ohne Gelenkwelle aus, weil achsnahe Aggregate oder gar Radnabenmotoren eingesetzt würden, erklärt der Experte. Bei einigen E-Fahrzeugen, die im Hauptantrieb ohne Gelenkwelle auskommen, ist für den Nebenantrieb eine Gelenkwelle verbaut: So benötigten Saugwagen, Kehrmaschinen, Silofahrzeuge oder ähnliche Kommunalfahrzeuge Gelenkwellen zur Kraftübertragung für Pumpen und andere Anbaugeräte.

Fehlende Kupplung und Rekuperation treiben den Verschleiß an Gelenkwellen

Bei Elektro-Lkw und E-Bussen wirken Drehmomentspitzen direkter auf die Antriebswellen, da der Puffer einer Kupplung entfällt. Die Kraftübertragung erfolgt ohne Schaltunterbrechung, bei höheren Drehmomenten und häufig höherem Fahrzeuggewicht. Hinzu kommen negative Drehmomente durch Rekuperation beim Bremsen, die die Bauteile ebenfalls belasten. Diese Rahmenbedingungen erhöhen die Anforderungen an die Gelenkwelle.

Wasserstoff

Brennstoffzellen-Bus im Testbetrieb

Und auch die Fuhrunternehmer und Verkehrsgesellschaften werden anspruchsvoller, beobachtet der Ersatzteilanbieter. Effiziente und fehlerfreie Kraftübertragung dämpfen die Betriebskosten und die „Total Cost of Ownership“ für die Betreiber. Für eine längere Lebensdauer sind robustere Auslegungen und stabilere Produktdesigns gefordert. Teilespezialisten verweisen darauf, dass Gelenkwellen aufgrund ihrer Konstruktion weiterhin hohe Kräfte übertragen und so zur Effizienz und Langlebigkeit des elektrischen Antriebsstrangs beitragen. (dm)