Krzyżak wału napędowego – co to jest, usterki, naprawa

Spis treści:

1. Krzyżak wału napędowego – co to jest?

2. Objawy usterek krzyżaka wału napędowego

3. Dlaczego krzyżaki wału napędowego się psują?

4. Wymiana krzyżaków wału napędowego – co warto wiedzieć?

5. Jak wygląda naprawa krzyżaka wału napędowego?

6. Smarowanie krzyżaka wału napędowego

7. Regeneracja krzyżaka wału

Zastosowanie przegubów wału napędowego jest oczywiście podyktowane tym, że w wielu przypadkach skrzynia biegów nie może być połączona z tylnym mostem na sztywno. Przeniesienie napędu w ten sposób generowałoby spore naprężenia i ograniczyłoby stopień amortyzacji zawieszenia. Krzyżak wału napędowego stosowany jest współcześnie stosunkowo rzadko, a w autach z przednim napędem zastąpiony jest najczęściej przegubem synchronicznym. Mimo to, wciąż można go spotkać w wielu autach z napędem na tylne koła lub 4x4, np. terenowych, sportowych lub ciężarowych. Jak działa krzyżak wału napędowego i po co się go stosuje?

Krzyżak wału napędowego – co to jest?

Charakterystyczny krzyżak to element przegubu asynchronicznego wału napędowego, zwanego również sprzęgłem Kardana lub przegubem wychylnym. Mianem „krzyżaka” nazywa się jednak często także cały przegub krzyżakowy. Łączy on dwa sąsiednie człony wału napędowego – przekazujący i odbierający moment obrotowy. Pojedynczy wał napędowy składa się z korpusu, wielowypustu, flanszy i przegubu. Ten ostatni element odpowiada za odpowiedni zakres ruchu wału. Osadzony na łożyskach igiełkowych krzyżak wału napędowego jest niezbędny, by napędzane koła mogły być resorowane niezależnie od układu przeniesienia napędu. Pozwala on także na ustawienie osi wału napędowego na innym poziomie niż osi wałka odbierającego moment.

Mankamentem związanym z zastosowaniem jednego przegubu asynchronicznego jest jednak to, że nie pozwala on na równomierne przeniesienie momentu obrotowego generowanego przez silnik. Prędkość obrotowa wałka odbierającego moment zwiększa się i zmniejsza pulsacyjnie, w zależności od kąta pomiędzy dwoma członami wału. Niejednostajne przekazywanie momentu obrotowego nie jest oczywiście pożądane, dlatego w klasycznym napędzie stosuje się drugi przegub krzyżowy, który znosi ten efekt. Warunkiem poprawnego działania całego napędu jest też to, że oś wałka napędowego oraz odbiorczego muszą być idealnie równoległe. Tylko w tym przypadku prędkości obrotowe obu będą takie same. Takie same kąty alfa obu przegubów, gwarantują, że moment obrotowy silnika będzie przenoszony na koła równomiernie, a wał napędowy nie będzie poddawany dodatkowym obciążeniom.

Objawy usterek krzyżaka wału napędowego

Skuteczność działania krzyżaka wału napędowego uzależniona jest nie tylko od niego samego, ale i od sąsiednich elementów. Jak każdy wirujący element, tak i wał napędowy podlega siłom odśrodkowym i nawet niewielkie niewyważenie wału może przeistoczyć się w głośne dudnienie i bicie. Wpływ na to ma chociażby luz roboczy sprzęgieł, stopień zużycia łożysk, przesunięcie kątowe wielowypustów oraz geometria poszczególnych członów. Niewielkie wygięcie wału wystarczy, by rozstroić cały układ i wprawić go w duże wstrząsy. Uszkodzenie łożysk łączących krzyżak wału z widełkami obu wałków może generować także dodatkowe opory i zatrzeć przegub. Dlatego, warto się upewnić, czy w samochodzie zastosowano sprzęgło Kardana bezobsługowe, czy wymagające regularnej kontroli i smarowania.

Po czym poznać, że krzyżak wału napędowego nie działa prawidłowo? Jednymi z najbardziej oczywistych objawów awarii lub zużycia krzyżaka są mocno wyczuwalne drgania przenoszone na karoserię samochodu. Pojawiają się najczęściej podczas dynamicznego przyspieszania oraz tuż po odpuszczeniu gazu. W tych momentach zmienia się bezwładność wału napędowego, co może zwiększyć bicie. Czasem drgania pojawiają się w specyficznych momentach, np. w momencie przejazdu przez nierówności, pokonywania torów tramwajowych lub zjazdu z krawężnika, gdy chwilowo zwiększa się wychylenie łącznika obu wałków. Im mocniejsze wychylenie łącznika, tym większym obciążeniom poddawane są krzyżaki wału napędowego.

Przeczytaj też: Drgania kierownicy podczas jazdy – z czego mogą wynikać? 6 przyczyn

Uszkodzone krzyżaki i ich łożyska mogą także sygnalizować usterkę w inny sposób. Czasem są to piski i skrzypienie wydobywające się w konkretnym zakresie prędkości obrotowych. Zidentyfikowanie ich nie jest proste, tym bardziej że mogą pochodzić z wielu miejsc. Jeśli jednak wał korbowy wpada w drgania (np. podczas parkowania lub jazdy na półsprzęgle), warto sprawdzić jego stan. Wstępna diagnostyka nie jest trudna – wystarczy poruszać poszczególnymi fragmentami wału na wszystkie strony. Jeśli luz jest duży i pojawiają się stuki, można podejrzewać, że krzyżak lub podpora są uszkodzone. Ignorowanie wibracji i odgłosów w sporadycznych sytuacjach prowadzi do całkowitego wypięcia się przegubu i utraty napędu.

Dlaczego krzyżaki wału napędowego się psują?

Jedną z zalet dość archaicznego połączenia wału, jakim są przegub Kardana, jest duża wytrzymałość układu. Pęknięcia krzyżaka zdarzają się rzadko i częściej psują się łożyska łączące go z uchem przytwierdzonym do wału lub flanszy łączącej. Nadmierny luz prowadzi do zwiększonego hałasu i wibracji. Powodem usterki bywa naturalne zużycie przegubu, ale zdarza się ono stosunkowo rzadko. W pełni sprawne sprzęgło Kardana bez problemu wytrzymuje nawet półmilionowy przebieg. Awaria krzyżaka wału wskazuje raczej na mechaniczne uszkodzenie napędu, np. wygięcie wału lub zgniecenie łożysk. Mankamenty te pojawiają się zwłaszcza w autach powypadkowych oraz tych, które mają bardzo duży moment obrotowy silnika. Drgania spowodowane niewyważeniem wału pojawią się nawet wtedy, gdy łożyska igiełkowe są w nienagannym stanie.

Przyczynami uszkodzeń krzyżaków wału napędowego mogą być: 

• uszkodzenie mechaniczne (np. powypadkowe),

• korozja,

• przeciążenie spowodowane awarią podpory wału,

• złe wycentrowanie krzyżaków,

• niefachowe zagniecenie krzyżaków wału,

• uszkodzenie uszczelek,

• luz osiowy wału,

• nieprawidłowe połączenie wału z flanszą,

• złe wyważenie wału (całego, a nie poszczególnych elementów).
  

Wymiana krzyżaków wału napędowego – co warto wiedzieć?

Powodem, dla którego nie warto zwlekać z naprawą uszkodzonego krzyżaka wału, jest oczywiście nadmierne naprężenie całego układu. Dodatkowe opory, drgania i stuknięcia bezpośrednio przenoszone są na skrzynię biegów i tylny most, a pośrednio także na silnik. Mogą przez to doprowadzić do kolejnych uszkodzeń. Cierpi na tym również komfort jazdy, a głośne uderzenia oraz wibracje mogą niepotrzebnie odciągać uwagę kierowcy od drogi.

Ważne jest jednak to, by przeprowadzić naprawę profesjonalnie. Samodzielne zagniatanie krzyżaków wału rzadko kończy się pomyślnie. Jeszcze trudniejsze jest wyważenie całego wału bez odpowiednich narzędzi. Niestety nie wystarczy wyważyć każdego elementu z osobna, bo niedowaga czasem pojawia się na połączeniach części. Z tego względu ważne jest, by oddać do wyrównoważenia kompletny wał. Jeśli krzyżak nie jest mocowany na pierścieniach Segera, niezbędne jest także wycentrowanie go specjalnym przyrządem zaciskającym. 

Problematyczny może okazać się sam dobór odpowiedniego krzyżaka. Zastosowanie krzyżaka o nieprawidłowych wymiarach sprawi, że przegub nie będzie pracował prawidłowo. Przed zakupem należy więc sprawdzić rozmiar oraz numer części wskazany przez producenta samochodu. Jak zmierzyć krzyżak wału? Pomiar krzyżaka nie jest skomplikowany i najważniejsze są dwa parametry. Liczy się przede wszystkim średnica miseczek oraz długość całego krzyżaka. Oba wymiary można sprawdzić za pomocą suwmiarki. Wielkość krzyżaka zapisywana jest w milimetrach, np. 30x78 mm. 

Jak wygląda naprawa krzyżaka wału napędowego?

Najskuteczniejszym sposobem na wyeliminowanie drgań wału jest wymiana krzyżaka. Nowy element nie kosztuje dużo – ceny rozpoczynają się od ok. 200 zł. Dostępne są również zamienniki w cenie ok. 30-50 zł, ale często nie gwarantują wysokiej jakości. Wraz z krzyżakiem w zestawie powinny znaleźć się pierścienie Segera, które centrują i mocują krzyżak w uchwycie wału. Dzięki nim miseczki krzyżaka znajdą się dokładnie pośrodku otworu montażowego. Oczywiście w trakcie profesjonalnej wymiany wszystkie wymiary kontrolowane są specjalnymi czujnikami, np. zegarowymi.

Podczas naprawy cały wał jest dokładnie oczyszczany z korozji, smaru oraz zabrudzeń. Stary krzyżak wyciskany jest na specjalnej prasie lub ewentualnie w imadle – wybijanie go młotkiem i przecinakiem mogłoby uszkodzić gniazda. Na odpowiedniej maszynie nabijany jest też nowy krzyżak. Oczywiście da się go wsunąć zwykłym imadłem, ale nie daje to żadnej kontroli nad centrowaniem miseczki krzyżaka. Profesjonalna maszyna do zagniatania ustawi krzyżak w idealnym położeniu, dzięki czemu wycentrowanie wału będzie formalnością.

Polecamy również: Co to jest sprzęgło, palenie sprzęgła, jak dbać o sprzęgło – kompendium

Ostatni etap przed zamontowaniem odnowionego wału w aucie to wyważenie całego wału. Przed wyważaniem należy się upewnić, że wielowypust ustawiony jest w poprawnej pozycji i nie został przypadkowo obrócony o 180 stopni. Element ten odpowiada za ruch wału wzdłuż osi, czyli za oddalanie się i zbliżanie obu końców członu (flansz przyłączeniowych). Do wyważania wału służy specjalna maszyna, która jednocześnie analizuje kilka płaszczyzn. Wały pędne wyważane są w kilku prędkościach obrotowych, co pozwala na najwyższą precyzję. Dokładność wyważania to ok. 1 gram. Maszyna ta nie tylko analizuje niewywagę, ale również wskazuje miejsce przytwierdzenia ciężarka, w podobny sposób, w jaki robi to wyważarka kół.

Smarowanie krzyżaka wału napędowego

Krzyżaki wału napędowego dzielą się na bezobsługowe, czyli niewymagające smarowania, oraz  obsługowe. Te pierwsze są całkowicie zabudowane i ich uszczelnienia zostały zaprojektowane w taki sposób, aby znajdujący się w środku smar wystarczył na cały okres żywotności elementu. Dużą popularnością cieszą się jednak krzyżaki wymagające smarowania. Rozpoznasz je po kalamitce, czyli niewielkiej smarowniczce umożliwiającej wpuszczenie smaru do wewnątrz. Krzyżaki tego typu wymagają smarowania co kilka lub kilkanaście tysięcy kilometrów, w zależności od zaleceń producenta. W autach użytkowanych w najcięższych warunkach warto skrócić ten okres. Specjaliści zalecają też, by nasmarować krzyżak wału napędowego po każdym myciu podwozia. Do smarowania łożysk igiełkowych krzyżaka stosuje się smar litowy, używany również w wielu innych elementach tocznych. Wieloklin wału zabezpiecza się natomiast smarem do elementów ślizgowych, czyli tzw. smarem molibdenowym.

Regeneracja krzyżaka wału

Wymiana krzyżaka wału napędowego nie zawsze jest możliwa. Dostęp do części zamiennych starszych lub rzadkich aut bywa ograniczony, zwłaszcza jeśli pochodzą one ze Stanów Zjednoczonych lub innego odległego miejsca. Wówczas regeneracja krzyżaka może być bardziej opłacalna, a przynajmniej łatwiejsza niż poszukiwanie części na zagranicznych portalach. To jednak zdarza się bardzo rzadko i w większości przypadków wystarczy wymienić krzyżak na nowy. Inną sprawą jest regeneracja całego wału, która jest potrzeba dość często. Zwłaszcza wtedy, gdy wał napędowy już był naprawiany, ale nieprofesjonalnie. Najczęściej zniszczone jest ucho wału napędowego.

Znajdź warsztaty wykonujące usługę naprawy wałów i mostów napędowych w swojej okolicy:

Drgania wału samochodowego mylone są często z niewyważeniem kół lub uszkodzeniem opon. Jeśli więc wizyta w zakładzie wulkanizacyjnym nie przyniosła skutku, trzeba sprawdzić wał napędowy. Diagnostykę warto przeprowadzić w serwisie specjalizującym się w naprawie i regeneracji wałów, by od razu usunąć usterkę. Zregenerowany wał ma identyczne parametry jak nowy, więc posłuży równie długo. Warsztaty oferujące tę usługę znajdziesz w wyszukiwarce Motointegrator.com.