Jak funguje hnací hřídel a proč je nutné v autě přenášet točivý moment?

Vozy s pohonem všech kol a pohonem všech kol jsou vybaveny kardanovými hřídeli, které vykonávají banální práci – přenášejí točivý moment z převodovky nebo rozdělovací převodovky na převodovku hnacích kol. Za zmínku stojí, že zakladatelem použití kardanových hřídelí byl francouzský výrobce Renault.

Hnací hřídel je válcové mechanické zařízení, které přenáší točivý moment na kola. Jaké problémy byly vyřešeny při zavádění kardanu do osobního automobilu:

• jemně přenášet točivý moment z převodovky na kola, což se svého času stalo důležitým objevem, protože při jízdě na nerovném povrchu vůz silně vibroval;
• zajistit plynulou jízdu, které se inženýrům dlouho nedařilo dosáhnout.

Od té doby se konstrukce hnacího hřídele výrazně změnila, ale jeho zamýšlený účel se nezměnil. Ukázalo se, že hnací hřídel lze použít nejen jako převodovou část, ale také jako součást mechanismu řízení ve formě spojovacího článku mezi sloupkem řízení a hřebenem.

O kardanové konstrukci

Klasický hnací hřídel se skládá z následujících součástí:

• centrální hřídel – je dutá a pevná trubka, která musí vydržet krouticí moment a nesmí se kroutit při vysokých otáčkách motoru;
• kříž – díl ve tvaru kříže se čtyřmi jehlovými ložisky, který řídí úhel sklonu kardanu v dané rovině a omezuje jej. Průměrný rozsah od 10 do 20 stupňů;
• vidlice – spojuje hlavní a mezihřídel křížem. Vidlice má dvě uši pro uchycení na příčník a drážkovanou část pro kardan, čímž je zajištěn její mírný podélný pohyb;
• mezilehlé nebo závěsné ložisko – s jeho pomocí je vytvořen kardan jako bod uchycení kardanu, což zvyšuje jeho efektivní chod bez vibrací;
• elastická spojka je pryžokovový výrobek, který tlumí rázové vibrace převodovky a umožňuje ještě hladší přenos točivého momentu a udržení dynamického zatížení.

Jak je vidět, konstrukce kardanu není nijak složitá a všechny komponenty fungují tak, aby udržely pohyb kardanu v dané rovině.

Kardanové hřídele podle klasifikace

Podle klasifikace se kardanové hřídele dělí na jednohřídelové a vícehřídelové:

• jednohřídelový – instalovaný na zadní části vozidel s pohonem všech kol. Jedná se o výkonný pevný hřídel, který účinně přenáší točivý moment na hnací kola;
• vícehřídelové – kardanové hřídele složité konstrukce, skládající se ze dvou nebo více hřídelí, vzájemně spojených kloubovým spojem. Instaluje se na převážnou většinu vozů s pohonem předních kol, někdy vybavených přívěsným ložiskem.

Hnací hřídel může mít také jednu nebo více podpěr, konkrétně: nemusí existovat žádné vnější ložisko, jako u automobilů Moskvich-412 a jejich modifikací, stejně jako u nákladních automobilů. Jiná vozidla mohou mít dvě nebo více podpěr, často používané na SUV, kde je spolehlivost extrémně důležitá.

O funkcích

Navzdory skutečnosti, že gimbal je jednoduché zařízení, stále stojí za zmínku některé funkce:

• použití kříže (nestejné úhlové rychlosti), jeden nebo více kusů;
• použití homokinetického kloubu (CV joint) místo příčníku, nebo kombinovaného systému, kdy je na jedné straně kloub CV a na druhé příčka;
• přítomnost elastického polokardanového kloubu (elastická spojka), který není omezen na jednu jednotku na hřídel;
• přítomnost tuhého polouniverzálního kloubu (například hřídel přední nápravy vozů UAZ, kde jsou dva hřídele nápravy navzájem spojeny kloubem typu jablko, kulovým nebo CV kloubem).

Proč potřebujete vyvážit hnací hřídel?

Podle mého názoru je vyvážení nutné v následujících případech:

• Zpočátku bylo u výrobce automobilu provedeno nesprávné vyvážení;
• nákup kardanu nízké kvality;
• nedostatečná údržba drážkových a kloubových spojů, což vede k vibracím a nerovnováze;
• přetížení kardanu (výrazné zvýšení výkonu motoru).

Identifikovat nerovnováhu je snadné: při rychlostech nad 60 km/h jsou cítit vibrace přenášené do celého těla, které se s každých deset km/h jen zesilují. Podle toho, jak dlouho jste problém ignorovali, bude jasné, zda budete muset současně měnit i související díly nebo ne. V některých případech „trpí“ samotný diferenciál můstku, který na problém s kvílivým zvukem dlouho upozorňuje.

Jaké jsou typy poruch a jak je „léčit“?

1. Vibrace – vznikají v důsledku poruchy pryžokovových spojek, příčníků, zlomených drážkových spojů, nekvalitního kardanu nebo v důsledku uvolněných upevňovacích šroubů.
2. Šustění a klepání – příčník selhává.
3. Google a šustění, jehož hlasitost se zvyšuje paralelně s rychlostí – opotřebení vnějšího ložiska.

Poruchy, které nelze odstranit výměnou dílů:

• zlomené a rezavé drážkové spoje;
• vnější známky deformace hnacího hřídele;
• silná koroze kardanu, hraničící s prův.

Jak prodloužit životnost uzlu

Na tuto otázku existují jednoduché odpovědi:

• kupte si příčníky s nádobou na olej a jednou za sezónu nebo po silném dešti je namažte;
• elastické spojky pravidelně ošetřujte silikonovým mazivem;
• nezanedbávejte mytí dna a věnujte pozornost kardanové jednotce;
• nakupovat pouze vysoce kvalitní komponenty a také rychle reagovat na sebemenší podezření na nedostatečnou funkci kardanu.