W codziennej eksploatacji samochodu kierowca rzadko zastanawia się nad zjawiskami fizycznymi, jakie towarzyszą pracy poszczególnych elementów układu napędowego. Tymczasem wiele z tych zjawisk ma bezpośredni wpływ na trwałość, precyzję działania i komfort jazdy. Jednym z nich jest rozszerzalność cieplna, czyli zdolność materiałów do zmiany swojej objętości i długości pod wpływem temperatury. Choć najczęściej mówi się o niej w kontekście układów wydechowych czy głowic silników, zjawisko to dotyczy również wałów napędowych – zwłaszcza w pojazdach z napędem na tył lub na cztery koła.
Wał napędowy, jako długi, obracający się element wykonany najczęściej ze stali lub aluminium, podlega znacznym wahaniom temperatury. W trakcie intensywnej jazdy – zwłaszcza w trudnym terenie lub przy dużym obciążeniu – nagrzewa się nie tylko od silnika i skrzyni biegów, ale również od tarcia w przegubach, drgań oraz otaczających elementów, takich jak wydech czy katalizator. Zmiana temperatury o kilkadziesiąt stopni może powodować zauważalne – choć mierzone w milimetrach – wydłużenie wału, co w konsekwencji wpływa na jego pracę w prowadnicach, na łożyskach podporowych i przegubach.
W klasycznych konstrukcjach inżynierowie przewidują takie zmiany długości i pozostawiają odpowiednie rezerwy w układzie mocowania wału. Dlatego większość wałów napędowych wyposażona jest w tzw. przesuwny wielowypust, czyli fragment pozwalający wałowi delikatnie wydłużyć się lub skrócić względem drugiej części układu. Dodatkowo stosuje się elastyczne łączniki, takie jak przeguby krzyżakowe lub gumowo-metalowe sprzęgła, które niwelują różnice długości i kompensują niewielkie ruchy wynikające z rozszerzalności cieplnej. W nowoczesnych SUV-ach i autach terenowych często stosuje się łożyska podporowe zamocowane na elastycznych tulejach, które również mogą pochłaniać niewielkie przemieszczenia wału.
W sytuacjach skrajnych – na przykład przy bardzo długich trasach z dużym obciążeniem lub przy dynamicznej jeździe w wysokiej temperaturze otoczenia – może dojść do sytuacji, w której wał osiągnie maksymalny zakres swojej rozszerzalności. Jeśli w takim przypadku układ napędowy nie jest prawidłowo skonstruowany lub wcześniej był nieumiejętnie modyfikowany (na przykład skrócony lub sztywno zamocowany), dochodzi do naprężeń, które mogą uszkodzić przeguby, wybijać łożyska lub powodować stuki i drgania przenoszące się na nadwozie.
Choć rozszerzalność cieplna wału nie jest zjawiskiem odczuwalnym dla kierowcy w codziennej jeździe miejskiej, to ma znaczenie w długoterminowej trwałości elementów napędu. Wysoka temperatura przyspiesza degradację smaru w przegubach, rozluźnia śruby mocujące i wpływa na żywotność gumowych osłon. Dlatego pojazdy przeznaczone do dużych obciążeń, takie jak SUV-y z napędem na wszystkie koła, auta użytkowe czy terenówki, muszą mieć dokładnie zaprojektowane układy kompensujące te niewielkie, ale istotne zmiany długości wału.
Warto również wspomnieć o różnicach w materiałach – wały aluminiowe rozszerzają się bardziej niż stalowe, ale jednocześnie szybciej oddają ciepło. Z tego względu w pojazdach sportowych i niektórych wersjach luksusowych stosuje się specjalne stopy, które łączą sztywność z odpornością na nagrzewanie. Inżynierowie muszą dokładnie przewidzieć, jak dany materiał będzie się zachowywał w konkretnych warunkach eksploatacyjnych, ponieważ nawet kilkumilimetrowe różnice w długości mają wpływ na pracę całego układu napędowego.
