Wie man es dreht und wendet – das Kreuzgelenk zählt zu den wichtigsten Innovationen für die Kraftübertragung. Der Clou dabei ist, dass das Kreuzgelenk eine Kraft bzw. eine Bewegung in eine andere Richtung lenken kann. Damit ist es ein ideales Bauteil für Antriebssysteme, zum Beispiel in unseren Autos, aber auch in vielen anderen maschinellen Antrieben.

Aufbau des Kreuzgelenks

Ein Kreuzgelenk, das auch „Kardangelenk“ genannt wird, besteht im Wesentlichen nur aus drei Teilen: zwei Kreuzgelenkgabeln und einem Kreuzstück. Die beiden Kreuzgelenkgabeln sind über das Kreuzstück beweglich miteinander verbunden. Die Gabeln haben unterschiedliche Bewegungsachsen, die senkrecht zueinander stehen. So lässt sich die eine Gabel nach oben und unten bewegen, die andere Gabel dagegen nach rechts und links. Dies entspricht den beiden Achsen, die das Kreuzstück vorgibt.

Funktionsweise des Kreuzgelenks

Der wahre Nutzen des Kreuzgelenks zeigt sich, wenn eine der Kreuzgelenkgabeln gedreht wird: Dann wird die Kraft über das Kreuzstück auf die zweite Gabel übertragen, die sich nun ebenfalls dreht. Die Bewegung wird also „über Eck“ (über einen fast beliebigen Winkel) weitergeleitet. Obwohl das zugrunde liegende Prinzip bereits im Mittelalter bekannt war, gilt der Engländer Robert Hooke als Erfinder des Kreuzgelenks. Im Jahr 1663 entwickelte er ein sogenanntes Doppelkreuzgelenk, das gegenüber dem einfachen Kreuzgelenk einen entscheidenden Vorteil hat:

Wird nur ein einziges Gelenk verwendet, schwankt die Drehgeschwindigkeit. Während sich die erste Gabel mit konstanter Geschwindigkeit dreht, ist die resultierende Geschwindigkeit der zweiten Gabel mal größer und mal kleiner. Es ist klar, dass auf diese Weise ein gleichmäßiger Antrieb unmöglich ist. Das Manko lässt sich aber mit einem Doppelkreuzgelenk ausgleichen. Dabei wird die Kraft mit Hilfe eines zweiten Kreuzgelenks nochmals umgelenkt, wobei die unerwünschten Schwankungen vollständig eliminiert werden.

Kreuzgelenk