Łańcuch, pasek czy „wał kardana” w motocyklu? Cz.2 – wał napędowy

>> Zobacz także część pierwszą cyklu, artykuł o łańcuchu napędowym <<

Wał napędowy to przekładnia nieco mylnie nazywana wałem kardana.

Otóż kardan – to tak naprawdę przegub Cardana, który jest elementem praktycznie każdego wału napędowego - zarówno w motocyklach jak i w pojazdach samochodowych. Jego nazwa wywodzi się od nazwiska włoskiego matematyka i wynalazcy Girolamo Cardano. Sam przegub Cardana nazywany jest też przegubem krzyżakowym (co jest tym razem poprawne) w związku z jego konstrukcją:

Zobaczcie animację jego pracy w linku.

Przegub ten ma za zadanie przekazać moment obrotowy z jednego wałka na drugi, których osie nie pokrywają się. Jednakże ten typ przegubu najlepiej się sprawdza, kiedy kąt pomiędzy tymi osiami nie jest zbyt duży, w przeciwnym razie występuje duża pulsacja prędkości jednego wałka względem drugiego. Aby to zjawisko zniwelować w układzie przeniesienia napędu, producenci stosują są następujące rozwiązania:

Dwa przeguby Cardana

Rozwiązanie to spotkacie np. w następujących modelach motocykli:

BMW serii R80, R100, R1100, R1150, R1200, K65, K100, K1200, K1600

Moto Guzzi (współczesne oraz te starsze z systemem CARC)

Kawasaki GTR1400

Jeden przegub Cardana + przegub homokinetyczny (CV joint)

(link: https://pl.wikipedia.org/wiki/Przegub_homokinetyczny)

Powyższe rozwiązanie spotkacie w motocyklach Honda VFR1200F/FD oraz VFR1200X/XD

Dłuższy konstrukcyjnie wahacz z jedynie pojedynczym przegubem Cardana

To rozwiązanie stosowane jest w motocyklach, w których wg założenia, przez większość pracy przegub nie będzie mieć mocnego wychylenia.

Tego typu rozwiązanie było często stosowane w starszych konstrukcjach motocykli, a z współczesnych pojazdów występuje jedynie w cruiserach i chopperach oraz w motocyklach turystycznych takich jak: Honda DN-01 , GL1800, NT650/700 Deauville, ST1100/1300, Yamaha FJR1300, XT1200Z.

Kolejnym ważnym elementem tego typu przeniesienia napędu jest przekładnia stożkowa o zębach krzywoliniowych, przekazująca moment obrotowy na piastę tylnego koła. Dzięki takiemu kształtowi uzębienia przekładnia ta jest cichsza i zapewnia większą powierzchnię zębów stykających (współpracujących) ze sobą, rozpraszając lepiej tym samym powstałe naciski.

Jest to jedyny element całego tego układu napędowego wymagający regularnej obsługi.

Oczywiście jeżeli silnik ma wał korbowy umieszczony (obracający się) w poprzek osi pojazdu (np. Honda VT750C, Yamaha FJR, BMW K1200), wówczas do przeniesienia napędu jest potrzebna dodatkowa przekładnia stożkowa umiejscowiona w silniku. Jednakże ta przekładnia ma zęby proste.

Niestety każda przekładnia stożkowa, ze względu na swoją sprawność, zabiera nam nieco z momentu obrotowego silnika, który finalnie trafia na tylne koło. Także im więcej przekładni stożkowych w układzie, tym nieco gorzej z jego łączną sprawnością.

W poprzedniej części opisywałem napęd przekładnią łańcuchową  i wspomniałem tam o sile, która chce niejako zbliżyć zębatki do siebie i unieść tylną część wahacza. W przypadku napędu wałem tej siły nieco niwelującej wpływ siły napędowej na unoszenie tyłu motocykla – nie ma. Jazda motocyklami z wczesnych lat 80, wyposażonych w napęd wałem, podczas przyspieszania powodowała wrażenie jazdy unoszącą się w górę windą. Aby to zjawisko wyeliminować, producenci stosują następujące rozwiązania:

1. Bardzo długi wahacz:

2.Dodatkowy przegub Cardana i ramię reakcyjne, które dzięki swojej konstrukcji powodują, że wahacz zachowuje się tak, jakby miał znacznie większą długość ( w przypadku BMW Paralever II generacji było to „wirtualne” 1,4 m). Poniżej przykłady takiego rozwiązania:

- BMW Paralever:

- Moto Guzzi CARC:

- Kawasaki Tetra Lever:

3. Odsadzona oś wahacza względem wału (rozwiązanie Hondy):

W tym rozwiązaniu nie ma dodatkowego ramienia reakcyjnego, jest zastosowana nieosiowość pracy wału względem wahacza. Wahacz ma oś obrotu znacznie wyżej w ramie, a wał jest umiejscowiony praktycznie poziomo wewnątrz dosyć wysokiego wahacza.

Jak sami zauważyliście napęd wałem jest dosyć skomplikowaną i drogą konstrukcją w porównaniu do przekładni łańcuchowej, czy też pasowej z pasem napędowym (ale o tym już w następnym artykule). Obróbka koła talerzowego oraz zębnika w tylnej przekładni stożkowej wymaga precyzji i odpowiednich urządzeń skrawających, a następnie przy montażu wymaga odpowiedniego zdystansowania tych obu współpracujących elementów. W przeciwnym razie przekładania ta mocno hałasuje i szybko ulega awarii.

Najbardziej narażone na awarię są łożyska igiełkowe w krzyżaku przegubu Cardana oraz przekładnia stożkowa tylna (w przypadku braku smarowania lub nieprawidłowego montażu). Zużyciu eksploatacyjnemu podlegają oczywiście simmeringi oraz łożyska, a w samej przekładni stożkowej są ich aż 3 sztuki. Wymiana któregokolwiek z łożysk, bądź simmeringów, wiąże się z ponownym prawidłowym dystansowaniem zębnika względem koła talerzowego. Bez dokumentacji technicznej producenta i odpowiednich narzędzi oraz „umiejętności” i wiedzy technicznej – lepiej nie rozpoczynać tej naprawy we własnym zakresie.

Wał kardana wady i zalety: