Wał Kardana to popularne określenie sprzęgła w wale przenoszącym napęd z silnika umieszczonego z przodu na tylną oś lub obie (w przypadku napędu na wszystkie koła). Mechanizm typu krzyżakowego umieszczony na dwóch wałach, odpowiada za przeniesienie wytworzonego momentu obrotowego silnika z jednego wału na drugi.

Wał Kardana, przegub czy sprzęgło?

Mechanizm krzyżakowy jest różnie określany, jednak by użyć profesjonalnego nazewnictwa, należy określić ten element przegubem Kardana (od nazwiska Girolama Cardana). Zamiennie stosuje się również określenie sprzęgła Kardana, jednak jest to raczej określenie potoczne. Przegub Cardana jest stosowany do łączenia wałów napędowych celem przekazywania momentu obrotowego z jednego wału na drugi, niemniej sam w sobie wałem jeszcze nie jest.

Budowa “Wału Kardana”

Dopiero całą konstrukcję wału Kardana możemy w ten sposób nazwać, choć należy pamiętać, że jest to nazwa potoczna. Cała konstrukcja składa się z korpusu wału będącego podstawowym elementem konstrukcji, a także złącza kołnierzowego, które jest pierwszym i ostatnim elementem budowy wału służącym do przyjęcia energii z silnika. Następnym elementem (najbardziej charakterystycznym) jest przegub krzyżakowy, zwany również sprzęgłem lub przegubem Kardana, które przekazują napęd między sobą. W sprzęgle wyróżniamy człon czynny (napędzający) oraz człon bierny (napędzany).

W konstrukcji Wału Kardana znajduje się również złącze rurowe, dzięki któremu korpus wału umocowany jest w przegubie, a także połączenia przesuwne zabezpieczające przed obrotem względnym. Osie łączonych wałów mogą leżeć na jednej prostej albo przecinać się pod kątem. Pierwsza oś jest osadzona na wale napędzającym, natomiast druga na wale napędzanym.

Budowa przegubu Kardana

Przegub Kardana, jak już wyżej zostało wspomniane, jest najbardziej charakterystycznym elementem budowy całego podzespołu łączącym wał czynny z biernym przy pomocy krzyżakowego łącznika, natomiast same korpusy wałów (zarówno napędowego, jak i napędzanego) mają zakończenia w postaci widełek, które są na stałe połączone z przegubem krzyżakowym.

W przegubie krzyżakowym znajdują się również łożyska, na których umocowana jest cała konstrukcja oraz chroniące przed wypadnięciem pierścienie. Przegub Kardana należy do typów sprzęgieł przymusowych, czyli stałych. Sposób połączenia pozwala na względny obrót każdego z nich prostopadle do płaszczyzny obrotu drugiego elementu. Dzięki temu możliwe jest przeniesienie momentu pomiędzy wałami, które mogą być odchylone od siebie nawet pod dużym kątem.

Wady i zalety stosowania przegubu Kardana

Niewątpliwym plusem zastosowania takiego rozwiązania jest stosunkowo prosta konstrukcja, która tym samym nie będzie rodzić wielu komplikacji podczas naprawy. Przegub krzyżakowy nie potrzebuje smarowania podczas obrotu, w przeciwieństwie do przegubu kulowego. Regeneracja uszkodzonego podzespołu jest więc tańsza i mniej kłopotliwa.

Wał Kardana oprócz zalet ma również pewne wady. Minusem tego typu sprzęgieł wychylnych jest powstawanie pulsacyjnej prędkości na wale biernym (napędzanym). Gdy przegub stale działa pod kątem, następuje cykliczna zmiana prędkości przekazywanej na oś napędzaną. Wał czynny, który odbiera z silnika moment obrotowy, ma jednakową prędkość. Natomiast w wale biernym jest ona na przemian większa i mniejsza względem prędkości wału czynnego. Im większy kąt pomiędzy osiami łączonych wałów, tym większa jest wspomniana pulsacja, która prowadzi do powiększającego się luzu między wałami i ostatecznie uszkodzenia połączenia.