Kardanový hřídel – co to je v autě, jak je uspořádán a jak to funguje | Autokurz

Hnací hřídel, častěji nazývaná „kardan“, je převodový prvek ve vozidlech s pohonem všech čtyř nebo zadních kol. Konstrukčně jednotka není nejsložitější, ale velmi důležitá – bez ní auto prostě nemůže jezdit. Podívejme se na strukturu hnacího hřídele, jaké existují typy a jaké poruchy jsou s ním možné.

Některé teorie

Princip fungování kardanového hřídele nastínil již v 16. století italský inženýr Girolamo Cardano. Tento uzel byl pojmenován po něm. Nejprve se mechanismus používal v zařízeních pro výrobu, zemědělství a doly. Na začátku 20. století se hnací hřídel začal používat při montáži vozů Renault a pak se o ní rychle mluvilo mezi řidiči a mechaniky.

Kardan je jednotka, která se nachází ve vozidlech s pohonem všech a zadních kol. Jeho jedinou funkcí je přenos točivého momentu z motoru a převodovky na zadní kola. Důvod použití hnacího hřídele je poměrně jednoduchý na vysvětlení. Je problematické navrhnout vozidlo tak, aby se motor a všechny převodové prvky nacházely ve stejné rovině – obvykle jsou umístěny v různých výškách. Je také nutné vzít v úvahu, že poloha uzlů se během jízdy mění, což je dáno činností odpružení.

Dokud nezačali používat kardan, přicházela auta s řetězovým a řemenovým pohonem. Byly pružné, ale nebyly dostatečně odolné proti opotřebení, takže snadno selhaly a vyžadovaly pravidelnou údržbu. A s takovými převody auta při jízdě na nerovné vozovce neustále prokluzovala. Jejich výměnou za hnací hřídel posunul Louis Renault své vozy na novou úroveň, zvýšil jejich spolehlivost a zajistil vysokou průchodnost terénem. Tento princip převodovky se také vyznačuje pružností, ale agregát vydržel relativně mnohem delší kilometrový nájezd a vyžadoval méně údržby.

Univerzální kloub se běžně vyskytuje v převodovce vozidla. Spojuje převodovku se zadní převodovkou, která rozděluje točivý moment mezi kola. Kardanové hřídele se ale používají i pro další komponenty, například pro připojení sloupku řízení k hřebenu, který umožňuje otáčení předních kol. U speciálních zařízení pohánějí příslušná ozubená kola nesená zařízení: čerpadla hydraulického okruhu pro nákladní automobily, zvedací mechanismus brány pro traktory a kartáč pro komunální zametací techniku.

Jak funguje hnací hřídel?

Již dříve bylo uvedeno, že hlavní funkcí tohoto mechanismu je přenos rotace. V tomto ohledu je jeho hlavní částí dlouhá dutá trubka nazývaná centrální hřídel. Pro usnadnění konstrukce je vyrobena jako dutá. Pokud je převod poměrně dlouhý, pak by těžká trubka vedla k tlukotu a vibracím. V takové situaci je rozdělen na několik pracovních částí přidáním mezihřídel.

Kardanový design nutně zajišťuje přítomnost elastické spojky, jejímž úkolem je kompenzovat výkyvy vozu při pohybu. Nachází se na křižovatce s převodovkou. Díl je pružný, proto dodatečně chrání převodovku před nárazem těžké trubky. Spojení kardanového hřídele s hlavním ozubeným kolem v zadní převodovce se provádí posuvnou vidlicí, která se může pohybovat tam a zpět. S ním je možné měnit délku mechanismu, byť v malém rozsahu.

Pro spojení hřídelí mezi sebou a s převodovými prvky se používají pevně upevněné vidlice. Na jedné straně je vůdce, na druhé následovník. Mezi ně jsou vloženy křížky s jehlovými ložisky a v každém hrotu jsou čtyři. Celý mechanismus je připevněn pomocí drážek a drážek.

Bezprostředně pod křížovým kloubem v autě je zpravidla bezpečnostní držák. Zabraňuje pádu trubky na povrch vozovky v případě prasknutí některého z montážních dílů. Pokud je převodovka dodávána s více hřídeli, musí každý z nich projít nosným ložiskem, které podpírá celou konstrukci a stabilizuje její otáčení.

Kardanové hřídele mají i další prvky. Příruby jsou tedy potřebné pro pevné upevnění k převodovce a zadní převodovce. Olejová těsnění utěsňují spoje a tlumí vibrační zatížení. Bezpečnostní spojky poskytují dodatečnou ochranu proti roztažení a nárazu. A pouzdra neumožňují pronikání prachu, nečistot, oblázků a dalších inkluzí třetích stran dovnitř mechanismu.

Při spojení vidlic příčníky s jehlovými ložisky je možné panty naklápět o 20-30° při zachování rovnoměrného přenosu točivého momentu. Tato myšlenka, předložená italským inženýrem, se v automobilovém průmyslu používá dodnes.

Typy kardanových hřídelí

Jak již bylo zřejmé, existují také mezihřídele. Kardany s jednou hřídelí jsou konstrukčně jednodušší, spolehlivější a také cenově dostupnější. Ale mají zvýšenou délku, například v autech business třídy, SUV a nákladních vozidlech, fungují docela hlučně a způsobují silné vibrace. V tomto ohledu se u dnes vyráběných automobilů mnohem častěji používají vícehřídelové mechanismy. Jejich cena je vyšší, údržba náročnější, ale v provozu jsou mnohem méně hlučné a nezpůsobují silné vibrace.

Také provedení kardanu se liší v závislosti na principu spojů. Dříve popsané provedení s křížky se jinak nazývá závěs o nestejných úhlových rychlostech. To se používá u asynchronních kardanových hřídelí. V tomto případě se hřídele otáčejí jinou rychlostí než vidlice na převodovce a převodovce. Modely tohoto typu jsou konstrukčně jednoduché a levné, ale při provozu způsobují hluk a tlučení. Synchronní kardany mají klouby s konstantní rychlostí, podobně jako vozidla s pohonem předních kol. Jejich vlastností je schopnost vyrovnat rychlost otáčení. Vidlice, která má několik čepelí, zabírá s kuličkami, které se odvalují ve speciálních drážkách. Cena takových převodovek je vyšší a údržba náročnější, proto se montují především do prémiových SUV.

Kardan s elastickou spojkou lze v podstatě nazvat polotuhou. Toto je spolehlivější verze mechanismu. Spojky navíc snižují zatížení převodovky. Zcela tuhý hnací hřídel se vyskytuje pouze u speciálních zařízení. Jsou pro něj přípustné odchylky v rozmezí 2-3 cm a 2-5°.

Otevřené kardanové hřídele jsou relevantní pro většinu osobních automobilů. Jsou umístěny přímo pod dnem nebo ve speciálním tunelu z vnitřní strany korby. Otevřená konstrukce váží méně, ale je zranitelná vůči vnějším vlivům. U nákladních automobilů je běžné najít uzavřené hnací hřídele, které jsou umístěny uvnitř jiné trubky. Takové modely jsou těžké, ale pomáhají zvýšit spolehlivost vysoce zatížené převodovky.

Metody kontroly stavu kardanu

Doporučujeme raději kontaktovat spolehlivý autoservis, než provádět diagnostiku sami. Koneckonců, pouze mistr může správně diagnostikovat a najít všechny poruchy mechanismu.

Existuje řada vnějších znaků, které indikují selhání kardanu:

• Kývání pantů. Je potřeba vložit šroubovák mezi očka vidlice a zkusit otočit hřídelí v obou směrech. Pokud se vidlice vychýlí, bude nutné je vyměnit.
• Na spojce v místě spojení s převodovkou jsou patrné závady, například praskliny, nebo dokonce natržená místa.
• Mezilehlé montážní ložisko je uvolněné. Tento bod lze jednoduše zkontrolovat – musíte uchopit dva hnací hřídele a vyklopit je do stran. Pokud se viklá, je třeba ložisko vyměnit.
• Olejové skvrny. Je nutné zkontrolovat těsnění převodovky a zadní převodovky. Dalším možným důvodem vzniku olejových skvrn je opotřebení drážkování vidlice.

Hnací hřídel se samozřejmě může poškodit stejnými kamínky odskakujícími od vozovky.

Poruchy kardanu

Pokud je hnací hřídel opotřebovaná, budou při rychlém otáčení slyšet cizí zvuky. Dalším zřejmým znakem jsou silné vibrace.

Podívejme se na hlavní příznaky a možnosti opravy:

• Opotřebení vidlic, příčníků, ložisek, spojek. V tomto případě, když sešlápnete plynový pedál, jsou možné silné nárazy. Řešením je výměna opotřebovaných dílů.
• Nečistoty v příčkách. Při jízdě se zespodu vozu ozve vrzání, ale na neutrál je vše v pořádku. Řešením je panty vyčistit a promazat.
• Kardanový offset. Když je převodovka zařazena, uslyšíte ostrý zvuk skřípání. To znamená, že hřídel je v kontaktu s tělem nebo výfukovým potrubím. Stačí vrátit mechanismus na jeho „rodné“ místo.
• Chyby při montáži, přirozené opotřebení. Projev – čím vyšší otáčky, tím silnější vibrace. Řešením je výměna opotřebovaných součástí.
• Ochranný kryt praskl. Pokud není zástěna zajištěna, uslyšíte během jízdy hluk.
• Nedbalý přístup k opravám. Manifestace – zvonivé zvuky z dýmky. Pokud se při svařování kardanové hřídele dostane dovnitř potrubí velký kámen, bude to při otáčení mechanismu vydávat hluk. Doporučení: vyměnit hřídel.
• Deformace. Při jízdě se projevuje znatelnými vibracemi. Řešením je vyměnit kardan nebo jej vyvážit na stojanu.

Řidiči si obvykle stěžují na klepání a vibrace při provozu hnacího hřídele. V tomto případě se musíte ujistit, že jeho pohyblivé prvky jsou v dobrém stavu.