Устройство и работа шариковых карданных шарниров равных угловых скоростей

ШРУС типа «Вейс». В 1923 г. немецкий изобретатель Карл Вейс запатентовал шариковый карданный шарнир с делительными канавками (типа «Вейс»). Особенностью этого шарнира является то, что при движении автомобиля вперед движение передается одной парой шариков, а задним ходом — другой парой. Передача усилий только двумя шариками при точечном контакте приводит к большим контактным напряжениям. Поэтому он обычно устанавливается на автомобили с нагрузкой на ось, не превышающей 30 кН. В годы Второй мировой войны подобные шарниры производства фирмы «Бендикс» устанавливались на такие автомобили, как Виллис, Студебекер, Додж. В отечественной практике они применяются на автомобилях УАЗ, ГАЗ-66.

Рисунок 2 - ШРУС типа «Вейс»

1, 5 — валы; 2, 4 — кулаки; 3 — шарики; 6 — центрирующий шарик; 7, 8 — фиксирующие штифты

Сочленения типа «Вейс» технологичны и дешевы в производстве, позволяют получать угол между валами до 32°. Но срок службы из-за высоких контактных напряжений обычно не превышает 30 тыс. км.

ШРУС типа «трипоид». Шарнир типа «трипоид», способный работать под углом до 45 градусов, был впервые применен на автомобиле Peugeot 204, а изобретен в 1963 году французом Мишелем Орэном.

Рисунок 3 - ШРУС типа «трипоид».

1 – стопорное кольцо; 2 – корпус; 3 – стопорное пружинное кольцо; 4 – опора роликов трипоидного соединения; 5 – защитный чехол; 6 – хомут; 7 – хомут.

Эти шарниры устанавливаются на внутренних концах приводных валов, там где вал перемещается вместе с подвеской только вверх и вниз. Типичный шарнир имеет трёхосную крестовину, закреплённую на вале, на концах которой установлены бочкообразные ролики. Эти ролики входят в стакан, имеющий соответствующие канавки. Стакан крепится к дифферен­циалу. Поскольку значительные перемещения имеют место только в одном направлении, такая конструкция является простой, но в то же время весьма эффективной.

Недостатки: нелинейное изменение скорости в зависимости от угла.

ШРУС типа «Рцеппа». В современных легковых автомобилях в качестве наружного чаще всего используют шестишариковый шарнир, конструкция которого была предложена австрийским инженером Рцеппа в 1926 году(рис.4).

Рисунок 4 - ШРУС типа «Рцеппа».

1 – корпус с наружной обоймой; 2 – сепаратор; 3 - внутренняя обойма; 4 – шарики; 5 – вал привода; 6 – стопорное кольцо; 7 – чехол гофрированный; 8 – хомуты чехла.

Шарнир состоит из: корпуса с наружной обоймой, внутренней обоймы, шариков и сепаратора. Герметизация шарнира осуществляется гофрированным чехлом, который фиксируется двумя хомутами.

На внутренней поверхности наружной обоймы и на наружной поверхности внутренней обоймы расположены беговые дорожки для 6 шариков. Передача крутящего момента осуществляется шариками, которые располагаются в средней плоскости входного и выходного валов. Правильное положение шариков контролируется сепаратором. Для снижения трения внутренняя полость корпуса заполняется специальной пластичной смазкой для высоких нагрузок. Это высокотемпературная смазка, рассчитанная на высокое давление. Никогда не следует закладывать в шарниры равных угловых скоростей обычную смазку для шасси или универсальную смазку. Основной антифрикционной добавкой таких смазок является дисульфид молибдена, и именно поэтому смазка черного цвета.

Детали шарнира изготавливаются из высококачественной легированной стали. Затем их подвергают специальной термообработке для придания им высокой ударной вязкости и твердости. Последнее качество весьма важно для беговых дорожек подшипников, которым в процессе эксплуатации приходится испытывать большие нагрузки. Термообработка - улучшение деталей с последующей локальной закалкой токами высокой частоты. После этого беговые дорожки подшипников, шарики и сепаратор шлифуют для получения высокой точности и чистоты поверхности.

Наружная поверхность корпуса подвергается оксидированию для защиты от коррозии. Чехол изготавливается из бензомаслостойкой резины повышенной прочности и эластичности. Стабильная герметичность ШРУСов обеспечивается защитными чехлами из резины высокой прочности, не меняющей своих характеристик ни под воздействием атмосферных явлений, ни от химических реагентов.