Kardanový hřídel

Kardanový hřídel je dlouhý rotující prvek, který vede točivý moment motoru od převodovky vepředu vozidla k rozvodovce vzadu a existuje proto, aby překlenul vzdálenost, kterou by žádné samostatné ozubené kolo ani hřídel jinak nemohly pokrýt. U klasické koncepce s pohonem zadní nápravy nebo se stálým pohonem všech kol je motor s převodovkou umístěn vpředu, zatímco hnaná náprava se nachází o několik metrů dál vzadu, a tudíž je třeba pevná rotující spojka, která tyto dva celky propojí. Bez ní by výkon vyprodukovaný motorem neměl po opuštění převodovky kam směřovat.

Z mechanického hlediska jde o dutou ocelovou nebo hliníkovou trubku osazenou na obou koncích kardanovým kloubem a u delších provedení i středovým ložiskem, které ji rozděluje na dvě části. Dutý tvar drží hmotnost a rotační setrvačnost na uzdě a přitom odolává krutovým namáháním vznikajícím při plném zatížení. Protože převodovka je pevně spojena s karoserií, kdežto zadní náprava se na pružinách pohybuje nahoru a dolů, musí hřídel neustále vyrovnávat změny úhlu i délky; o měnící se úhel se starají kardanové klouby, zatímco posuvný drážkovaný spoj, často přímo na výstupu z převodovky nebo v posuvné vidlici, umožňuje hřídeli teleskopické prodlužování a zkracování podle pohybu nápravy.

Praktický význam kardanového hřídele tkví v jeho schopnosti spolehlivě přenášet značný točivý moment a zároveň snášet tento nepřetržitý pohyb. Točí se navíc vysokou rychlostí, při dálničním tempu běžně několika tisíci otáčkami za minutu, takže přesné vyvážení je naprosto zásadní. Nevyvážená nebo opotřebená hřídel se projeví vibracemi a hlubokým duněním, které sílí s rychlostí jízdy, a vadný kardanový kloub se ohlásí výrazným klapnutím při náhlém přidání či ubrání plynu.

Stojí za to odlišovat kardanový hřídel od poloos, což bývá častý zdroj nedorozumění. Kardanový hřídel je jediná podélná hřídel vedoucí dopředu a dozadu k diferenciálu, kdežto poloosy jsou kratší hřídele vedoucí od diferenciálu napříč k jednotlivým kolům. U vozů s pohonem předních kol žádná podélná hřídel neexistuje, pouze dvojice poloos, protože převodovka a diferenciál tvoří jeden celek (transaxle) umístěný vedle motoru.

Kardanové hřídele se výrazně liší podle koncepce vozidla. Sportovní a vysokovýkonné aplikace někdy používají karbonové hřídele kvůli snížení setrvačnosti a řada vozů s pohonem všech kol má hřídele dvě, jednu k přední a druhou k zadní nápravě, napájené přes přídavnou převodovku. Údržba se obvykle omezuje na mazání kardanových kloubů tam, kde mají maznice, a na jejich výměnu při vzniku vůle; bezúdržbové kloubové celky se prostě měňují jako jeden díl. Pochopení kardanového hřídele v kontextu diferenciálu, přídavné převodovky a homokinetických kloubů na poloosách dává ucelený obraz o tom, jak se točivý moment dostává od převodovky až na vozovku.