Wał napędowy – czym jest? Jakie są objawy uszkodzenia?

Wał napędowy montowany jest w samochodach z napędem na cztery koła oraz na tylną oś, o ile silnik jest umieszczony z przodu auta. Wprawdzie jest to prosty element, jednak warto zwracać uwagę na jego stan. Jak działa wał w układzie napędowym pojazdu? Co się w nim psuje?

Wał napędowy – czym jest? Jak działa?

Wał napędowy to część układu napędowego. Ma kształt walca i obraca się wokoło własnej osi. Wykonany jest najczęściej ze stali, aluminium, a od niedawna – także z włókna węglowego. Jego głównym zadaniem jest przenoszenie momentu obrotowego na części układu napędowego. Wykorzystywany jest w samochodach z napędem na cztery koła albo na tylną oś i silnikiem. Dlaczego akurat w takich autach? Ponieważ w takich pojazdach potrzebny jest dodatkowy element umożliwiający przeniesienie momentu napędowego na tylną oś, która znajduje się w znacznej odległości od silnika i skrzyni biegów. Tym elementem jest właśnie wał napędowy.

Jak działa? Silnik generuje moc, która jest przekazywana do wału napędowego z przekładni skrzyni biegów. Ten zaczyna się obracać z ogromną prędkością, przekazując energię do kół, wprawiając je w ruch. Co więcej, za sprawą konstrukcji wał może przekazywać moc na różne odległości: od krótkich (w przypadku samochodów osobowych) do bardzo długich (w przypadku ciężarówek albo autobusów). Z powodu wysokich obrotów ważne jest, aby wał był dobrze wyważony.

Budowa wału napędowego. Z jakich elementów składa się wał napędowy?

Budowa wału napędowego jest dość prosta. Podzespół składa się z kilku różnych elementów:

• złącze kołnierzowe – które łączy wał ze skrzynią biegów z jednej strony i z mostem napędowym z drugiej. Bezpośrednio przyjmuje moc przekazywaną z jednostki napędowej
• przeguby – znajdujące się na obu końcach wału. Umożliwiają one połączenie skrzyni i mostu oraz wyrównują ich niewspółosiowość kątową, która pojawia się w momencie ruchu tego drugiego, jaki dokonuje się podczas pokonywania nierówności
• złącze rurowe – służy do umocowania korpusu wału w przegubie
• korpus wału – główny element budowy wału napędowego, który bezpośrednio styka się z połączeniami przesuwnymi
• połączenia przesuwne – zabezpieczają przed względnym obrotem, który może być wywołany przez moment skręcający

Z korpusem bezpośrednio stykają się podpory wału. Ich zadaniem jest stabilizowanie jego położenia oraz zmniejszenie drgań, które mógłby przenosić się na nadwozie samochodu w trakcie jazdy. Podpora składa się z łożyska (w którym obraca się wał korbowy) osadzonego w mocnej gumie. Element przytwierdzony jest za pomocą metalowej obejmy do podwozia samochodu albo do jego ramy.

Gdzie znajduje się wał napędowy?

Wał napędowy z jednej strony montowany jest do skrzyni biegów (wyjątek stanowią układy transaxle). Z drugiej strony podłączony jest do napędzanej osi, która przekazuje moment obrotowy na koła.

Rodzaje wałów napędowych

Dynamicznie zmieniająca się konstrukcja mostu napędowego, spowodowała, że powstało kilka wariantów wałów. Poszczególne typy różnią się od siebie np. przegubem. Wyróżnia się m.in. wersje korzystające z:

• przegubu Kardana, zwanego inaczej krzyżakowym, asynchronicznym, nierównobieżnym lub prosty, Jego nietypowa budowa pozwala łączyć ze sobą elementy ustawione do siebie przesunięciem promieniowym lub pod kątem bez utraty ich użyteczności
• przegubów Rzeppa albo Weissa, zwanych kulowymi. Moment obrotowy przenoszą kule poruszające się w wyprofilowanych prowadnicach umieszczonych bezpośrednio w piaście. Przegub Rzeppa jest też wyposażony w koszyk podtrzymujący kule w ich pierwotnych pozycjach
• przegubu Tracta, który składa się z płaskich widełek połączonych dwoma pośrednimi ogniwami, sprzęgniętymi ze sobą za pomocą swoistego występu i wcięcia. Konstrukcja umożliwia ustawienie wałów pod kątem 50° bez względu na płaszczyznę
• przegubu Birfielda, bazującego na pracy prowadnic. W tym przegubie nie ma elementów środkujących, ponieważ geometria prowadnic zapewnia samoczynne ustawienie się kul we właściwym położeniu. Maksymalny kąt odchylenia wałów przekracza tu 40°

Uszkodzony wał napędowy – objawy i przyczyny

Wał, choć ma prostą konstrukcję, to pracuje w ciężkich warunkach. Narażony jest na działanie szeregu sił, warunków atmosferycznych i przeciążeń, co oznacza, że poszczególne części zużywają się i często ulegają mechanicznym uszkodzeniom. Przyczyną awarii może być jazda w trudnych warunkach, po wyboistych drogach. Wtedy często dochodzi do uszkodzeń mechanicznych wskutek np. uderzenie spodem samochodu o duży kamień. Wał może też ulec wykrzywieniu podczas wypadku drogowego alb poważnej kolizji.

Niekiedy do szkodzenia dochodzi z braku smaru albo wcześniejszej regeneracji wału napędowego, podczas której zamontowano niskiej jakości części albo też wymieniony został zepsuty podzespół na tani zamiennik lub pozyskany z demontażu innego auta.

Uszkodzenia powstają też w samochodach z dużym przebiegiem. Po prostu części się zużywają.

Trzeba pamiętać, że oznaki usterek wału w samochodzie, nie są charakterystyczne i mogą też świadczyć o uszkodzeniach innych podzespołów. Dlatego, aby nie doszło do poważniejszych wad, należy udać się do warsztatu, gdzie doświadczony mechanik po oględzinach podwozia i jazdy próbnej bez kłopotu znajdzie przyczynę uszkodzonego wału napędowego. Objawy awarii tego podzespołu to:

• wyczuwalne wibracje spod auta po zdjęciu nogi z pedału gazu
• bicie kierownicy odczuwalne w trakcie jazdy
• stukanie i inne metaliczne hałasy spod samochodu, zwłaszcza podczas ruszania
• spadek mocy samochodu
• trudności ze skręcaniem

Wibracje można usunąć poprzez wyważenie wału. Natomiast za hałasy mogą odpowiadać uszkodzona podpora wału korbowego i zamontowane w niej łożysko. Z kolei za zużycie podpór winę ponosi bicie wału napędowego. Objawy niewyważonego wału w znaczącym stopniu przyspieszają ich zużycie.

Właściciel samochodu powinien pamiętać, że stan wału należy kontrolować co 1-2 lata. Natomiast w przypadku aut terenowych albo ciężarowych nawet częściej. W trakcie przeglądu trzeba zaaplikować nową warstwę smarów oraz szybko podjąć decyzje o naprawie, jeśli zostaną wykryte jakiekolwiek nieprawidłowości.

Jazda z uszkodzonym wałem niekiedy jest możliwa, aczkolwiek należy wziąć pod uwagę ryzyko utraty panowania nad pojazdem, a nawet jego przewrócenie.

Ile kosztuje wał napędowy?

Wał napędowy dobrej jakości kosztuje przeciętnie od 4 do 8 tys. zł (choć są i takie za kilkanaście tysięcy). Do tego trzeba doliczyć koszt wymiany podpór wału (ok. 100 zł) oraz jego montaż (demontaż i montaż – ok. 200 zł). Kolejnym wydatkiem wyważania wału napędowego – ok. 200 zł.

Na rynku dostępne są też zamienniki oryginalnych części. Ich zaletą jest niższa cena – ok. 1200-3000 zł, jednak wielu specjalistów twierdzi, że mają one bardzo niską jakość i wytrzymałość.

Najkorzystniejszym rozwiązaniem jest regeneracja wału napędowego. Niestety nie zawsze taka naprawa jest możliwa. Jeśli warsztat podejmie się naprawy, to właściciel samochodu musi liczyć się z wydatkiem ok. 1000 zł. Oczywiście ostateczna cena zależy od stopnia skomplikowania układu oraz ceny wymienianych elementów.

Naprawa wału napędowego

Większość wałków układu napędowego samochodu można poddać naprawie. Jest to korzystne dla właściciela samochodu rozwiązanie, ponieważ koszt jest 4-5 razy niższy niż zakup i montaż nowej części.

Regeneracja wału napędowego polega na wymianie zużytych części na nowe. Jego elementy nie podlegają naprawie. W przypadku konieczności zmiany długości wału wymienia się rury. Innymi wymienianymi komponentami są: krzyżaki, kompensacje, flansze i podpory. W razie konieczności dokonuje się też odbudowy i modernizacji poszczególnych elementów.

Proces powinien zawsze rozpoczynać się od dokładnego sprawdzenia stanu technicznego. W tym celu wał jest demontowany i poddawany piaskowaniu lub śrutowaniu, aby oczyścić go z zanieczyszczeń, które mogą maskować uszkodzenia. Dzięki temu mechanik jest w stanie ocenić stan elementy i wykryć wszelkie usterki. Jest to też moment, kiedy można stwierdzić, czy regeneracja wału napędowego jest wykonalna. Po wymianie części wszystko trzeba na koniec ponownie ze sobą zespolić.

Po naprawie wał musi zostać poddany dynamicznemu wyważeniu. Polega ono na równoważeniu sił odśrodkowych poprzez wyrównywanie rozkładu masy całej konstrukcji. Jej celem jest usunięcia asymetrii i rozłożenia środka ciężkości na osi obrotu. Do wyważania używa się specjalnych wyważarek.

Ostatnim etapem jest lakierowanie części i zabezpieczenie jej przed korozją oraz uszkodzeniami mechanicznymi. Smaruje się też elementy ruchome, aby ograniczyć tarcie. Cały proces kończy się ponownym montażem w aucie.

Decydując się na regeneracje wału, nie tylko oszczędzamy na kosztach, ale i przykładamy się do ochrony środowiska. Zamiast wyrzucać cały podzespół i kupować nowy, wymieniamy tylko uszkodzone elementy, a resztę po oczyszczeniu ponownie montujemy. W ten sposób redukuje się odpady i obciążenie nimi środowiska.