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Je nach Bauart unterscheiden sich Gelenkkreuze in ihrer Konstruktion und Größe, sind jedoch grundsätzlich gleich oder ähnlich aufgebaut. Sie bestehen aus zwei Gelenkgabeln sowie einem Kreuzstück, durch das die Gabeln um 90 Grad gegeneinander versetzt angeordnet sind. Die Verbindung erfolgt über ein Nadellager. Dadurch kann eine Drehbewegung aus der Längswelle in jede Richtung übertragen werden. In gebeugter Stellung läuft das Gelenk ungleichförmig (Kardanfehler). Während auf der Abtriebsseite die Drehzahl schwankt, läuft die Antriebsseite mit gleichmäßiger Geschwindigkeit, die Schwankung steigt mit dem Maß der Beugung. Um diese Unförmigkeit auszugleichen, werden mehrere Gelenkkreuze verbaut, sodass in der Summe wieder eine gleichmäßige Drehzahl entsteht. In der Kardanwelle leiten ein oder mehrere Gelenkkreuze die Drehbewegung in verschiedene Richtungen weiter und ermöglichen so eine indirekte Kraftübertragung zwischen Getriebe und Fahrwerk.
Eine einfache Form des Gelenkkreuzes findet sich in den meisten Steckschlüsselsätzen, um mit den Aufsätzen auch schwer zugängliche Stellen zu erreichen und zu „Übereckschrauben“.
Die Kreuzgelenke in der Kardanwelle sorgen für eine bewegliche und gefederte Verbindung zwischen Motor und Hinterachse. Sie gleichen Höhenunterschiede im Fahrbetrieb aus und sichern die Beweglichkeit der Antriebsachse. Dabei werden sehr hohe Drehkräfte weitergeleitet, die sich im Inneren der Gelenkkreuze auf wenige Quadratzentimeter Fläche konzentrieren.
Kardanwellen sind zur Übertragung der Antriebskraft zu den Rädern in Fahrzeugen mit Hinterradantrieb und Frontmotor und Heckantrieb oder mit Allradantrieb verbaut. In Kraftfahrzeugen mit Frontantrieb oder mit Einzelradaufhängung ist dieses Bauteil nicht erforderlich. Die Längswelle überträgt das Drehmoment von der Motor- oder Getriebeeinheit zum Differential in der Hinterachse. Die Wellen selbst bestehen bei modernen Fahrzeugen aus Aluminiumrohren, die gegenüber von Stahlrohren eine hohe Steifigkeit, wenig Gewicht und nur wenige Unwuchtprobleme aufweisen. Außer bei Fahrzeugen mit kurzem Radstand, werden Kardanwellen meist mehrteilig ausgeführt, um größere Distanzen zu überwinden, und sie besitzen entsprechend auch mehrere Gelenkkreuze. Anstelle von Kreuzgelenken werden häufig auch Gleichlaufgelenke eingesetzt. Die Grundkomponenten der Kardanwelle sind:
Kreuzgelenke werden nur bei Konstruktionen mit niedrigem Beugewinkel bis 25 Grad eingesetzt, darüber hinaus werden Gleichlaufgelenke (homokinetische Gelenke) verwendet, da diese Winkelgeschwindigkeit und Drehmoment gleichmäßig von einer auf die andere Welle übertragen können.
Im Zusammenhang mit dem Gelenkkreuz und der Kardanwelle fällt in Fachkreisen hin und wieder der Begriff Kardanfehler. Damit ist nicht ein Schaden am Gelenkkreuz oder der Kardanwelle gemeint, sondern er beschreibt die ungleichmäßige Drehübertragung eines gebeugten Kreuzgelenks. Diese Ungleichmäßigkeit steigt mit dem Beugewinkel des Gelenks.
Grundsätzlich sind Kardanwellen langlebige und wartungsarme Fahrzeugbauteile, die darauf ausgelegt sind, über die ganze Betriebsdauer hinweg zu funktionieren. Kommt es doch einmal zu einem Schaden, ist häufig ein Gelenkkreuz ausgeschlagen. Dies macht sich durch Vibrationen und schlagende Geräusche beim Lastwechsel, also beim Anfahren oder Bremsen, bemerkbar. Auch ungewohnte Fahrgeräusche oder ein Fettaustritt an der Manschette können auf einen Schaden hinweisen. Man spricht dann auch von einer ausgeschlagenen oder ausgerissenen Kardanwelle. Hauptursachen für Schäden sind Unfälle, Korrosion, Materialermüdung oder Überlastung. Ein Gelenkkreuz ist defekt, wenn in der 90-Grad-Stellung des Gelenks Spiel vorhanden ist.
Vermuten Sie einen Schaden an der Kardanwelle, sollten Sie möglichst sofort in eine Werkstatt fahren, da es ansonsten zu Schäden am Getriebe oder am Achsgetriebe kommen kann.
Die Kardanwelle bei Pkws befindet sich in der Regel im Kardantunnel, der zwischen Fahrer- und Beifahrersitz verläuft. Die Beinfreiheit auf der Rückbank ist dadurch eingeschränkt. Bei einem beschädigten Gelenkkreuz muss die gesamte Welle ausgebaut und anschließend zerlegt werden. Ist der Schaden an einer Kardanwelle durch ein defektes Gelenkkreuz verursacht, kann dieses Gelenk ausgetauscht werden. Wichtig bei der Demontage ist, die Lage der Einzelteile zueinander vorab zu markieren, um den richtigen Zusammenbau zu gewährleisten. Gerade bei älteren Fahrzeugen kann zum Zerlegen einiges an Kraftaufwand und modellabhängig Spezialwerkzeug erforderlich sein. Nach dem Ausbau des defekten Gelenks werden die neuen Gelenkkreuze eingebaut, je nach Schmierzustand kann es sinnvoll sein, mit einem passenden Fett die Fettkanäle zusätzlich zu befüllen. Anschließend werden die Lagerbuchsen neu eingepresst und die Sicherungsringe befestigt.
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