Kardanwelle

Kardanwelle

Eine echte Dauerwelle

Die Kardanwelle überträgt die Kraft des Motors an die angetriebenen Räder. Doch wie erkennt man einen Defekt? AUTO BILD hat alle Infos.
Der Motor sitzt vorn, die angetriebenen Räder hinten. Wie kommt die Kraft dort hin? Das übernimmt seit 100 Jahren die Kardanwelle. Die Kardanwelle gehört zur Spezies der Antriebswellen, ihre Bezeichnung hat sie von einem speziellen Gelenk. Wer es erfunden hat, darüber streiten die Gelehrten, aber den Namen hat es um 1550 von einem Herrn Cardano aus Italien erhalten. Obwohl bereits um 1550 Leonardo da Vinci das Kardangelenk zum lageunabhängigen Aufhängen des Kompasses auf Schiffen benutzt hat.

Was macht eine Kardanwelle?

Der Nissan Patrol GR ist ein klassischer Geländewagen und verfügte noch bis 2010 über eine Starrachse.

Wie andere Antriebswellen überträgt auch die Kardanwelle ein Drehmoment, dient also der Kraftübertragung. Ursprünglich vom Schaltgetriebe an die hintere Starrachse, bei Lkw ist das heute noch üblich. Weil die Starrachse abhängig von Beladung und Federung gegenüber der Karosserie ständig eine andere Lage einnimmt, muss die Kardanwelle die Kraft nicht nur geradlinig, sondern auch in geringen Winkeln übertragen. Deshalb besitzt die Welle an beiden Enden Kardangelenke, auch Kreuzgelenke genannt. Das Problem: Je größer der Winkel des Gelenks, desto ungleichmäßiger die Kraftübertragung. Das nennt sich Kardanfehler. Bezogen auf eine Umdrehung wird die Welle zweimal beschleunigt und abgebremst. Was zu spürbarer Unruhe im Antrieb führt.
Alle Infos zur Antriebswelle
Zusätzlich treten bei langen Kardanwellen Schwingungen auf, die im Pkw ebenfalls den Komfort beeinträchtigen. Deshalb werden dort schon seit ewigen Zeiten geteilte Wellen verwendet, aus einer langen also zwei kurze gemacht. Und weil Starrachsen nur noch unter wenigen Geländewagen zu finden sind, muss die Kardanwelle zwischen Getriebe und Hinterachs-Differenzial keine nennenswerten Winkel mehr überbrücken. Deshalb besitzt sie meistens nur noch ein Kardangelenk in der Mitte; an Getriebe und Differenzial ist sie mit Übertragungselementen aus Gummi befestigt, den so genannten Hardyscheiben. Zusätzlich wird die Welle an beiden Ende in Zentrierbuchsen geführt. Übrigens besitzt so gut wie jeder Pkw und Lkw eine Kardanwelle, unabhängig vom Antrieb: zwischen Lenkrad und Lenkgetriebe. Auch die Lenksäule überträgt die Bewegungen über mindestens ein Kardangelenk.

Wie ist eine Kardanwelle aufgebaut?

Um Gewicht zu sparen, hat BMW im M3/M4 (ab 2014) CFK-Kardanwellen verbaut. Mittlerweile wechselte der Hersteller wieder auf Stahl.

Kardanwellen sollen leicht sein, müssen hohe Drehmomente übertragen und dürfen nicht schwingen – das ist am besten mit einem Rohr zu erreichen. Als Werkstoff empfiehlt sich üblicherweise Stahl, aber auch Aluminium gibt es im Serieneinsatz. An dieses Rohr angeschweißt werden dann die Flansche für die Hardyscheiben und das mittlere Kreuzgelenk, anschließend wird die Welle ausgewuchtet. Das erfolgt ähnlich wie bei den Rädern, dazu werden kleine Blechplättchen an die Welle geschweißt. Wie erwähnt werden bei Pkw heute zu 99 Prozent geteilte Wellen verwendet. Damit die in der Mitte nicht durchhängen, befindet sich dort das Kardanwellen-Mittellager. Meistens ein einfaches Kugellager, durch das die Welle gesteckt wird und das in einem Gummimetalllager in den Mitteltunnel der Karosserie geschraubt wird. Bei manchen High-End-Fahrzeugen wie BMW M3 oder Mercedes AMG gibt es übrigens auch Kardanwellen aus Kohlefaser-Verbundwerkstoffen. Die sparen über den Daumen so 2,5 Kilo Gewicht. Ein Nachteil ist allerdings der größere Durchmesser, der zu Platzproblemen im Mitteltunnel führen kann.

Warum gehen Kardanwellen kaputt?

Grundsätzlich ist ein Defekt an einer Kardanwelle ein seltenes Ereignis und meist eher ein Folgeschaden anderer Umstände. Einzig die Hardyscheiben gehören zu den Verschleißteilen, lassen sich schnell und preiswert wechseln. Das Kreuzgelenk in der Mitte hält dagegen normalerweise fast ewig und selbst wenn es nach 200.000 Kilometern plus X mal Spiel bekommen sollte, fällt das nur den sensibelsten Fahrern auf. Extrem ruckelige Fahrweise kann theoretisch sein Leben verkürzen, allerdings geht die auch auf Kosten aller anderen dämpfenden Elemente im Antriebsstrang vom Zweimassen-Schwungrad bis zu den Hardyscheiben. Ein Kapitel für sich sind jedoch Kardanwellen-Mittellager. Die gingen bis vor etwa 30 Jahren oft kaputt, dann war 20 Jahre Ruhe, bis VW Touareg, Audi Q7 und Porsche Cayenne auf der Bildfläche erschienen, später auch der VW Tiguan. Was oft unterschätzt wird, ist der Einfluss von Gewalteinwirkung auf die Kardanwelle, beispielsweise bei einem Frontaufprall. Dabei besteht die Gefahr, dass sich Motor und Getriebe in ihren Aufhängungen elastisch nach hinten bewegen und die Kardanwelle stauchen. Dann sind oftmals keine Spuren sichtbar, trotzdem verursacht die Welle Vibrationen.

Woran erkennt man eine defekte Kardanwelle?

Geräusche und Vibrationen, dazu Spiel beim Lastwechsel. Letzteres vor allem bei in Auflösung befindlichen Hardyscheiben, dazu dumpfes Rumpeln beim Anfahren. Eine verbogene Welle und ein defektes Kreuzgelenk lassen sich kaum voneinander unterscheiden, beides führt zu Vibrationen. Weil die Kardanwelle im größten Gang ungefähr mit Motordrehzahl rotiert, lassen sich solche Schwingungen auch nur schwer von Motorvibrationen unterscheiden. Ein defektes Kardanwellen-Mittellager schließlich macht sich zunächst als hohes Singen aus der Gegend des hinteren Fußraums bemerkbar, im Endstadium wird die Tonlage tiefer, bis es schließlich auseinanderfliegt.  

Kann man mit einer kaputten Kardanwelle weiterfahren?

Mit einer defekten Kardanwelle sollte man nur weiterfahren, wenn einen Folgeschäden nicht stören. Vibrationen und Schläge einer Welle mit defekter Befestigung oder Verformungen setzen sich in die Lager von Getriebe und Differenzial fort und zerstören diese. Im Extremfall kann sich eine abscherende Kardanwelle verkeilen und zum Blockieren der Antriebsräder führen, mit entsprechenden Unfallfolgen. Bei den meisten Fahrzeugen ist die Welle allerdings gegen solches Verkeilen gesichert.

Kann man eine defekte Kardanwelle reparieren?

Defekte Kardanwellen lassen sich reparieren. Es gibt Fachbetriebe, die Reparaturen an Kardanwellen ausführen, Kreuzgelenke erneuern, Verzahnungen ausbessern, Wellen auswuchten, kürzen, verlängern und auch ganz neu anfertigen.

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Wieviel kostet eine neue Kardanwelle oder eine Reparatur?

Eine neue Kardanwelle gibt es fast nur als Originalteil zu Preisen ab 500 Euro. Oder für einen Hunderter vom Schrotti. Die benötigt man aber höchstens, wenn die alte verbogen ist. Typische Verschleißteile sind die Hardyscheiben, die es im freien Teilehandel ab 40 Euro pro Stück gibt. Ein kompletter Satz mit beiden Hardyscheiben, neuen Schrauben und Zentrierbuchsen liegt bei etwa 100 Euro. Kreuzgelenke gibt es für etwa 25 Euro. Kardanwellen-Mittellager sind meistens Normteile, kosten um zehn Euro. Die Reparatur-Lösung für den VW Tiguan ist komplett inklusive Halterung für 200 Euro zu haben; für den Touareg kostet sie nur die Hälfte. Fehlt noch der Arbeitslohn. Über den Daumen kommen dabei aber nicht mehr als zwei Stunden zusammen, für Aus- und Einbau der kompletten Welle und Erneuerung aller Verschleißteile. Wer seine ausgebaute Pkw-Kardanwelle zu einem Gelenkwellen-Service bringt, zahlt fürs Auswuchten etwa 100 Euro und für eine Komplett-Überholung etwa 300 Euro.

Kann man eine Kardanwelle selbst reparieren?

Ohne Vorkentnisse sollte man die Reparatur der Kardanwelle immer den Profis überlassen.

Schwierig, etwas Vorbildung schadet jedenfalls nicht. Zum Beispiel sollte man wissen, dass geteilte Kardanwellen gemeinsam ausgewuchtet werden und deshalb nur in einer bestimmten Position zueinander montiert werden dürfen. Wer die einfach wahllos auseinander zieht und sich keine Markierung macht, sitzt anschließend in einem Vibrator. Auch ist beim Einbau eine Reihenfolge einzuhalten, um das Mittellager spannungsfrei zu montieren. Dass außerdem beim Anziehen der Flanschverschraubungen die Drehmoment-Vorgaben des Herstellers einzuhalten sind, versteht sich wohl von selbst. Dies gilt insbesondere für Wellen mit Klemmmutter, die erst nach dem Festziehen der Flansche und dem Ausrichten des Mittellagers angezogen werden darf. Problematisch sind oft auch die Nebenschauplätze. So ist fast immer die Auspuffanlage im Weg. Die darf man lösen und auch etwas beiseiteschieben, aber nicht zu weit. Sonst wird das Entkopplungsgelenk – auch Flexrohr genannt – überlastet und reißt ein. Am meisten stört bei Reparaturen an der Kardanwelle jedoch, dass diese sich mitten unter dem Auto befindet. Ohne Hebebühne oder zumindest eine Grube ergibt das eine üble Quälerei.
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