На автомобілях з переднім розташуванням двигуна і заднім приводом крутний момент від двигуна через зчеплення, коробку передач і поздовжній карданний вал передається на диференціал заднього моста.
Коробка передач жорстко з'єднана з двигуном, а також кріпиться до кузова через гумометалеві опори, що компенсує вібрації, але не дозволяє коробці передач переміщатися відносно кузова автомобіля. У той же час задній міст (у випадку, якщо це жорсткий міст) повинен мати можливість вертикального переміщення, яке виникає під час руху коліс вгору-вниз та зміни завантаження автомобіля. При цьому залежно від режиму руху поздовжня відстань і висота між коробкою передач і заднім мостом змінюються, що вимагає застосування на поздовжньому валу карданних шарнірів і компенсації лінійного переміщення.
Зміна відстані між карданними шарнірами при переміщенні заднього моста автомобіля
Лінійне подовження карданного валу
Крім різних типів шарнірів, на властивості поздовжнього валу можуть суттєво впливати матеріал та геометрія труби, з якої виготовлений вал.
Залежно від вимог конструкції для виготовлення карданного валу використовуються сталь, алюміній або волокнисті композитні матеріали.
Вибором того чи іншого матеріалу можна варіювати масу, вартість, шумові властивості і рівень пасивної безпеки валу, а також адаптувати його до конкретних умов застосування.
Сталевий карданний вал
Алюмінієвий карданний вал
Карбоновий карданний вал
Будова поздовжніх валів
На сучасних автомобілях поздовжні вали мають, як правило, два або три шарніри. При цьому важливо, щоб вилки обох шарнірів валу знаходилися в одній площині. При зміщенні вилок на 90° нерівномірність обертання досягає максимуму.
Карданний вал із двома шарнірами
Карданний вал із трьома шарнірами
Будова карданного валу
1 - фланець; 2 - хрестовина переднього шарніра; З - ковзна вилка; 4 - прес-маслянка; 5 - шліцьовий кінець валу; 6 - обойма; 7, 10 - сталеві кільця; 8, 9 - ущільнюючі кільця; 11 - вал; 12 - балансувальна пластина; 13 - вилка заднього шарніра; 14 - хрестовина заднього шарніра; 15 - фланець
Відносно велика загальна довжина поздовжнього валу при високій частоті обертання може призводити до прогинів і, тим самим, до дисбалансу. Тому для поздовжніх валів вимоги до балансування особливо високі.
Довжина карданного валу вирішальним чином впливає на критичну частоту обертання, рівень вібрацій та шуму. Саме тому на автомобілях з високооборотним двигуном часто використовують поздовжні вали з більш коротких окремих секцій із проміжною (середньою) опорою для обох половин валу.
У випадку поздовжніх валів із трьома шарнірами можливі прогини і дисбаланс значною мірою компенсуються. Завдяки більш коротким валам дисбаланс і коливання мінімізовані і не перевищують допустимих меж.
Будова карданного валу з трьома шарнірами
1 - ковзна вилка; 2 - проміжний карданний вал; 3 - проміжний карданний вал; 4 - кронштейн проміжної опори; 5 - корпус проміжної опори; 6 - відбивач; 7 - карданний вал заднього моста; 8 - фланець карданного валу; 9 - фланець ведучої шестерні головної передачі; 10 - підшипник проміжної опори
Проміжна опора є підшипником кочення, заповненим мастилом на весь термін служби і має ущільнення з обох сторін. Через привулканізовану гумову подушку він еластично кріпиться до шасі (днища кузова) болтами. Така опора сприяє зниженню рівня шуму та вібрацій під час руху автомобіля.
Конструкція проміжної опори
1 - вилка; 2 - пружна подушка; 3 - підшипник проміжної опори
Монтаж поздовжніх валів
При монтажі поздовжніх валів потрібно обов'язково дотримуватися правильного взаємного розташування карданних шарнірів, інакше при русі виникне дисбаланс і, як наслідок, шум і вібрація в трансмісії.
Передні, середні та задні вилки повинні обов'язково перебувати в однаковому положенні відносно одна одної.
На деяких карданних валах ця площина оптимального розташування відзначена стрілками.
Карданний вал із двома шарнірами
Карданний вал із трьома шарнірами