Kardanová hřídel: co to je a k čemu se používá

Kardanový hřídel je nepostradatelným prvkem převodovky automobilu s pohonem zadních nebo všech kol. Tento uzel není konstrukčně příliš složitý, ale je velmi důležitý – bez něj se vůz prostě nemůže pohybovat. Prozradíme vám hlavní fakta o kardanu, častých poruchách a způsobech, jak jim předcházet.

Co je to kardanový hřídel a k čemu je potřeba

Kardanový hřídel, nebo jednodušeji kardan, je jednotka v převodovce automobilu, která přenáší otáčky z převodovky nebo převodové skříně na převody hnacích kol. Pokud by tyto jednotky byly vůči sobě pevně fixovány, mohly by být spojeny obyčejným hřídelem. Ve skutečnosti jsou však převodovka a převody vůči sobě umístěny v různých rovinách, a dokonce mohou měnit svou vzájemnou polohu během provozu odpružení. A to tím výrazněji, čím větší je dráha zavěšení.

Proto musí být kardan ve voze schopen přenášet otáčení při měnících se úhlech a vzdálenostech mezi jednotkami převodovky. Proto je jeho zařízení složitější, než se může zdát.

Konstrukce a typy kardanových převodů

Jak vypadá kardanová hřídel? Na první pohled vypadá poměrně jednoduše, ale ve skutečnosti obsahuje několik důležitých prvků. Zde je uvedeno, z čeho se kardanový hřídel skládá:

1. trubkový hřídel nebo hřídele;
2. úhelníkových kloubů;
3. závěsného ložiska;
4. drážkové spojení;
5. pružný spoj.

Hlavní, největší a nejvýraznější částí hnacího hřídele je dlouhá trubka, která se nazývá středový hřídel. Při stejné tuhosti a pevnosti je dutá trubka lehčí než plná tyč.

Nejjednodušší a nejlevnější jsou hnací hřídele s jednou trubkou. Pokud však musí být kardan konstrukčně dlouhý, vyrábí se vícehřídelový z několika pohyblivě spojených trubek. Níže uvedená fotografie pomůže lépe pochopit konstrukci kardanového hřídele.

Ke vzájemnému spojení částí kardanového hřídele se používají úhlové klouby. V hřídeli s jednou trubkou jsou nejméně dva, ve složených konstrukcích jich je více.

Nejčastěji se používají klouby s nerovnoměrnou úhlovou rychlostí, které se pro svůj charakteristický tvar nazývají křížové. U každého kříže jsou konce hřídele a příruby převodu opatřeny vidlicemi – hnací a hnanou. Mezi nimi je kříž se čtyřmi výstupky, z nichž každý obsahuje jehlové ložisko. Pro upevnění konstrukce jsou k dispozici drážky a drážkování.

Kardany s křížem patří k asynchronnímu typu kardanových převodů. Zvláštností takového kloubu je nerovnoměrné otáčení hnací vidlice vzhledem k hnací vidlici, pokud jejich osy nejsou rovnoběžné. Zjednodušeně řečeno, hnaná vidlice během jedné otáčky hnací vidlice dvakrát zpomalí rychlost otáčení a dvakrát ji zrychlí, čímž vzniká více vibrací.

Synchronní typ zahrnuje kardanové převody, v jejichž kloubu jsou použity rovnoramenné klouby nebo kulové klouby, jako jsou klouby používané v pohonu předních kol. Uvnitř nich vidlice s několika lopatkami zasahuje do kuliček valících se ve speciálních drážkách. Tím se vyrovnává rychlost otáčení. Takové hnací hřídele vytvářejí méně vibrací, ale jsou složitější a znatelně dražší.

Z exotických konstrukcí lze připomenout jednu, kde se jako závěs používají pryžové spojky. Tato možnost je jednoduchá a levná, ale v praxi se s ní téměř nesetkáme, protože není určena k přenosu významného točivého momentu a nefunguje při velkých ohybech pohonu.

Závěsné neboli opěrné ložisko se používá k podepření a stabilizaci otáčení kardanu, pokud má kompozitní konstrukci.

Protože se jednotky spojené kardanovým hřídelem vůči sobě pohybují, kardanové zařízení nutně obsahuje drážkový spoj. To umožňuje měnit jeho délku v požadovaném rozsahu.

Také kardanový převod obsahuje pryžovou nebo pryžokovovou pružnou spojku, která se obvykle instaluje v místě připojení k převodovce. Pružnost spojky snižuje trhání a vibrace při provozu mechanismu a chrání převodovku před rázovým zatížením.

Tam, kde jsou připojené jednotky vůči sobě silně posunuté, se instaluje kardanový hřídel se dvěma kříži.

Diagnostika poruch kardanového hřídele

Opotřebení a poruchy kardanového hřídele se při jízdě zpravidla projevují různými zvuky a také vibracemi vznikajícími jeho rychlým otáčením. Zde jsou uvedeny hlavní příznaky a způsoby opravy hnacího hřídele.

Přímo při dotyku se ozývá cvakání, zvonivé klepání (jako na prázdné trubce). Vibrace při akceleraci nebo ubrání plynu. Příčiny:

1. Odření příčného nosníku hnacího hřídele. Je nutné kříž vyměnit, jiné možnosti nejsou.
2. Odření drážek vývodového hřídele. Odstranění modulu s drážkami nebo části hřídele či sestavy hřídele.
3. Povolené dotažení šroubů upevňujících kloubový hřídel k přírubám jednotek. Všechny šrouby by měly být dotaženy.

Pískání při práci hřídele (jeho výskyt může záviset na úhlu činnosti mechanismu). Příčiny:

1. Křížový kloub kardanového hřídele je zaseknutý. Je nutné kloub vyměnit.
2. Kulový kloub je zaseknutý. Pokud je mírně opotřebovaný, lze jej přestavět a promazat, pokud je výrazně opotřebovaný, je třeba kloub vyměnit.

Vibrace kardanu při jízdě. Důvody:

1. Nevyváženost kardanového hřídele. Zpravidla k tomu dochází po jeho nesprávné demontáži/montáži s výměnou příčníků nebo jiných prvků.
2. Narušení hladkosti v křížových kloubech. Je nutné vyměnit opotřebované klouby.
3. Nedostatečné mazání v drážkovaných spojích kloubového hřídele. Uzly rozeberte a namažte.
4. Ztráta vyvažovacích plechů. Odstraněno vyvažováním.
5. Mechanické poškození kardanové trubky. V tomto případě je možná pouze výměna dílu za nový.

Pískání nebo hvízdání během provozu

Nejpravděpodobnější příčinou je opotřebení ložiska závěsu kloubového hřídele. Je nutné jej vyměnit.

Jak zkontrolovat stav kardanového hřídele

Diagnostika kardanového převodu je poměrně jednoduchá, a pokud máte k dispozici šachtu nebo výtah, je docela dobře možné ji provést sami – vždyť všechny prvky jsou umístěny na dohled. Zde je uvedeno, co je třeba zkontrolovat:

1. Sledujte stopy mechanického poškození na hřídeli a dalších prvcích kardanové převodovky – neměly by být přítomny.
   Klouby nebo příčníky. Neměla by v nich být žádná vůle. Lze je nahmatat při pokusu o otáčení hřídele rukama nebo při kývání trubkou ze strany na stranu.
2. Pruhy kloubů. Musí být neporušené, bez trhlin, prasklin a stop po vytlačení oleje.
3. Pružný spoj. Jsou nepřípustné praskliny a tím spíše trhliny. Spojku je lepší kontrolovat při otáčení hřídele.
4. Závěsné ložisko. Nemělo by hrát a kmitat, pokud vezmete obě hřídele kardanu na obou stranách ložiska a zatřesete jimi od sebe.
5. Dělený kloub. Neměl by mít vůli – to je třeba zkontrolovat rozkmitáním a otáčením hřídele.
6. Spojovací prvky převodovky kloubového hřídele. Zkontrolujte, zda jsou všechny spojovací prvky na svém místě a řádně dotažené.

Totály

• Kardanová hřídel je uzel v převodovce automobilu, který přenáší otáčky z převodovky nebo převodové skříně na převody hnacích kol, umístěných v různých rovinách.
• Hlavní prvky kardanu – trubkový hřídel nebo hřídele, úhlové klouby, závěsné ložisko, drážkový kloub, pružná spojka.
• Hlavní závady kardanového hřídele, jako jsou klepání nebo cizí zvuky při provozu, souvisejí s opotřebením jeho pohyblivých prvků. Také kardan může být nevyvážený.
• Stav prvků kardanového hřídele lze snadno zkontrolovat samostatně, pokud máte k dispozici jímku nebo zvedák.