Przegub krzyżakowy (przegub Cardana)

Przegub krzyżakowy, nazywany też przegubem Cardana, to mechaniczne sprzęgło przenoszące ruch obrotowy między dwoma wałami, których osie przecinają się pod kątem. Pozwala przekazywać napęd „za zakrętem" linii napędowej, dostosowując się do zmian tego kąta w miarę przemieszczania się podzespołów. Klasyczna postać, przegub Cardana czyli Hooke'a, składa się z dwóch widełek ustawionych względem siebie pod kątem prostym, połączonych centralnym elementem w kształcie krzyża zwanym krzyżakiem, którego cztery ramiona osadzone są w łożyskach igiełkowych.

Podczas pracy jedne widełki przymocowane są do wału wejściowego, a drugie do wyjściowego, przy czym krzyżak je łączy. Gdy wał wejściowy się obraca, krzyżak obraca się w swoich łożyskach, pozwalając wałowi wyjściowemu podążać za napędem, mimo że jest on skierowany nieco inaczej. Najbardziej znane zastosowanie to końce wału napędowego pojazdu, gdzie przegub pozwala, by wyjście skrzyni biegów i tylna oś znajdowały się na różnych wysokościach i pod różnymi kątami oraz przemieszczały się względem siebie, gdy zawieszenie pracuje na nierównościach.

Cechą definiującą ten przegub, a zarazem jego główną wadą, jest to, że pracując pod kątem nie przenosi obrotu z idealnie stałą prędkością. W obrębie każdego obrotu wał wyjściowy dwukrotnie przyspiesza i zwalnia względem wejściowego, a wahanie to staje się tym wyraźniejsze, im większy jest kąt pracy. Ten nierównomierny ruch wywołuje drgania skrętne, które można poczuć i usłyszeć, oraz poddaje linię napędową cyklicznym naprężeniom.

Inżynierowie radzą sobie z tym w dobrze znany sposób: stosując w wale napędowym dwa przeguby krzyżakowe i ustawiając ich widełki w jednej fazie, przy jednakowych kątach pracy na obu końcach, tak by przyspieszenie pierwszego przegubu było kompensowane zwolnieniem drugiego, dzięki czemu koła obracają się z równą prędkością. Dlatego typowy wał napędowy pojazdu z napędem na tylne koła ma przegub na każdym końcu. Tam, gdzie potrzebny jest płynny napęd przy dużych i zmiennych kątach — zwłaszcza przy przednich kołach napędowych samochodu, które jednocześnie skręcają — stosuje się zamiast tego przegub homokinetyczny (CV), ponieważ przenosi on moment obrotowy z równą prędkością niezależnie od kąta.

Przeguby krzyżakowe są proste, wytrzymałe i zdolne do przenoszenia dużego momentu obrotowego, co utrzymuje ich powszechne zastosowanie na wałach napędowych i półosiach ciężarówek oraz samochodów z napędem na tył. Wymagają jednak uwagi: wiele z nich ma smarowniczki wymagające okresowego smarowania, a zużyte łożyska igiełkowe dają o sobie znać stukiem przy ruszaniu lub drganiami narastającymi wraz z prędkością. Przegub krzyżakowy współpracuje z łączonym przez siebie wałem napędowym, zasilanym mechanizmem różnicowym oraz z przegubem homokinetycznym, który uzupełnia go przy kołach.