Wał kardana – co to jest i jak działa? Wyjaśniamy!

Przyjęcie energii z jednostki napędowej i przekazanie jej na koła było ważnym wyzwaniem techniki motoryzacyjnej. Rozwiązanie problemu okazało się banalnie proste. A kluczem do sukcesu stał się wał kardana. Jak powinien wyglądać? Co daje temu przegubowi połączenie krzyżowe? I czy takie „sprzęgło” jest trwałe?

Spis treści:

• Czym jest wał kardana?
• Jaka jest budowa wału kardana?
• Czy przegub cardana jest sprzęgłem?
• Jakie ma zastosowanie przegub kardana?
• Wał kardana – wady i zalety oraz awarie

Na motoryzację składa się przede wszystkim inżynieria. I czasami jest ona generalnie dość prosta. Prostota to cecha, którą można opisać budowę całego wału kardana. Element ten służy do odebrania napędu z jednostki napędowej. Budowa przegubu decyduje jednak o jego unikalnym zastosowaniu i przynosi szereg zalet.

Czym jest wał kardana?

To w dużej mierze przegub krzyżakowy, który stanowi integralny element układu napędowego, a konkretnie przeniesienia napędu. Za jego sprawą możliwe jest przyjęcie energii i przekazanie momentu obrotowego z silnika umieszczonego pod maską na tylną oś lub do układu 4×4. Wał został nazwany od nazwiska Girolama Cardana.

Nazwa wał kardana jest nieco myląca. Bo podzespół wałem de facto nie jest. Służy raczej do łączenia wałów napędowych. Przekazuje moment obrotowy na most napędowy, stanowiąc jednocześnie element elastycznego połączenia. Wał kardana obraca się z tą samą prędkością co każdy z łączonych elementów. Nie dokonuje tu żadnych korekt.

• W przestrzeni poza wałem kardana spotykane są jeszcze dwie nazwy. Czasami źródła mówią o sprzęgle kardana czy też przegubie kardana. Bywa, że nazwa zapisywana jest jako „cardana”. Choć czasami poszczególne nazwy wału są stosowane dla oddzielnych jego elementów. W tym przypadku przegub i sprzęgło są używane zamiennie.

Jaka jest budowa wału kardana?

Na przegub krzyżakowy kardana składa się pięć głównych elementów. Na liście warto wyróżnić m.in.:

• złącze kołnierzowe – to za jego sprawą możliwe jest swobodne łączenie wałów m.in. w pojazdach z napędem na tył.
• przegub krzyżakowy – to on tak naprawdę odpowiada za przeniesienie napędu z silnika umieszczonego z przodu. To także on pozwala na zmianę kąta pomiędzy osiami.
• złącze rurowe – ono umożliwia umocowanie korpusu do przegubu.
• korpus – właściwy element konstrukcji.
• połączenie przesuwne – zabezpieczenie podczas przeniesienia momentu pomiędzy wałami.

Warto wiedzieć o tym, że w tym wale stosuje się dwa złącza krzyżakowe i dwa przeguby kardana. Znajdują się na jednym i drugim końcu złącza rurowego.

Czy przegub cardana jest sprzęgłem?

Przegub bywa czasami nazywany potocznie sprzęgłem cardana. To rodzaj połączenia krzyżakowego, w którym spotyka się wał czynny (napędzający) z wałem biernym (napędzanym). Wały te są na stałe połączone z przegubem, a do tego zakończone widełkami. To właśnie widełki łączą się z krzyżakiem. Tak, przegub zawiera łożyska. Te służą jednak głównie do utrzymywania całej konstrukcji, dają elastyczność połączeniu i mają charakter samonastawny. Ostatnim elementem i jednocześnie stabilizatorem stają się pierścienie mocujące.

Przegub kardana jest typem sprzęgła przymusowego. To oznacza, że jego praca odbywa się w trybie stałym. Nie jest rozłączny. Nie da się w jego przypadku przerwać procesu przekazywania prędkości wału czynnego.

Złącze realizowane za pomocą krzyżaka przynosi potężną zaletę. Sprawia bowiem, że wały napędzający i napędzany może charakteryzować współosiowość, ale także mogą być odchylone względem siebie nawet pod dużym kątem. Jednocześnie jest w stanie przekazywać napęd prawie bezawaryjnie. Połączenie okazuje się odporne na usterki.

Jakie ma zastosowanie przegub kardana?

Za sprawą wałka kardana układ przeniesienia napędu w pojeździe jest bardziej odporny np. na pulsację występującą podczas jazdy. Mowa o ruchu pulsacyjnym, który prowadzący czuje m.in. jako wibracje na kierownicy. Poza tym kardan okazuje się stosunkowo lekkim elementem. Mocno nie obciąża zatem konstrukcji pojazdu, a jednocześnie daje możliwość inżynierom na przeniesienie dużej wartości momentu obrotowego. Co ważne, wał nie generuje dużych strat energii.

Największą zaletą wału kardana jest jednak fakt, że okazuje się praktycznie bezobsługowy. Mechanizm nie potrzebuje smarowania. Nie trzeba zatem pamiętać o regularnym uzupełnianiu smaru czy kierowca nie musi się obawiać jego wypłukiwania. Poza tym kardan nie podlega okresowym przeglądom w warsztacie. Nie generuje zatem praktycznie żadnych kosztów eksploatacyjnych.

Wał kardana – wady i zalety oraz awarie

Wał kardana należy do elementów o dużej wytrzymałości. Praca ze znacznie odchylonymi kątowo wałami, duży moment obrotowy i trudne warunki mimo wszystko odbijają się na jego stanie. Jakie są objawy usterki wału cardana?

• Alarmujące powinny się stać wibracje. Te momentami mogą przypominać szarpanie silnika.
• Uwagę powinno zwrócić buczenie, wycie lub inne niepokojące dźwięki dochodzące z okolicy układu napędowego.

Pierwszym z elementów, który podlega zużyciu, jest przegub. W przypadku skrajnego zużycia krzyżaka mogą z niego nawet wypaść łożyska. Poza tym bywa, że złącze rurowe poprowadzone między wałami współosiowymi ulegnie wykrzywieniu.

Czy identycznie jak w przypadku uszkodzenia wahacza, czy uszkodzenia łozyska, usterka kardana oznacza nieuchronną wymianę? Całe szczęście nie zawsze. Całe szczęście, bo przegub ten tani nie jest. Jego ceny zaczynają się od jakiś 2 i kończą nawet na 12 tys. zł. Co gorsze, oferta części zamiennych jest naprawdę ograniczona. Kierowca podczas naprawy jest zatem skazany głównie na elementy oryginalne.