Карданна передача із шарнірами рівних кутових швидкостей

Крутящий момент в таких передачах передается от двигателя на колесо с помощью двух ШРУСов – внутреннего и наружного рис. 4.3. Наружный ШРУС должен обеспечивать передачу момента только в изменяющихся угловых направлениях, а внутренний, кроме того, и в осевом направлении. Таким образом внутренний ШРУС, изменяя длину всей передачи (аналогично шлицевому соединению в карданной передаче), компенсирует перемещения силового агрегата при движении автомобиля.

За всю историю автомобилестроения было сконструировано не меньше десятка видов шарниров, но в настоящее время в основном применяются два: шариковый ШРУС и ШРУС типа «трипод».

Шариковый шарнир состоит из корпуса с наружной обоймой, внутренней обоймы, шести шариков и сепаратора, удерживающего шарики. Шарики размещены в канавках корпуса и обоймы, которая соединяется с приводным валом шлицевым соединением. Внутренние и наружные ШРУСы конструктивно отличаются: дорожки под шарики во внутреннем шарнире – прямые, а в наружном – радиусные. Радиусные обеспечивают больший угол поворота, а прямые позволяют деталям шарниров перемещаться в осевом направлении, компенсируя колебания передней подвески и силового агрегата.

Рисунок 4.3 – Кульковий шарнір рівних кутових швидкостей

Шариковый ШРУС (рис. 4.3.) требует обильной и постоянной смазки, не терпит грязи. Герметичность обеспечивается резиновыми защитными чехлами (пыльниками). Пыльники шарниров имеют форму гофры для того, чтобы каждый раз, когда пыльник сжимается, размазанная по стенкам смазка возвращалась обратно в шарнир.

Шарниры типа «трипод» (рис. 4.4) также бывают двух видов: жесткие и универсальные. Первые обеспечивают передачу момента под большими углами и используются в качестве наружных. Универсальные работают при меньших углах, но допускают осевые перемещения – поэтому их устанавливают как внутренние.

Рисунок 4.4 – Шарнір рівних кутових швидкостей типу „Трипод”

Жесткий шарнир состоит из корпуса, соединенного с входным валом. В корпусе неподвижно закрепляется трехлучевая опора, на концах которой установлены вращающиеся ролики с шаровой поверхностью. Внутрь корпуса вставлена вилка с выходным валом, в которой для перемещения по роликам проделаны три паза цилиндрического сечения. Торцевая поверхность вилки сферическая, что позволило получить больший рабочий угол между сопряженными валами.

Универсальный шарнир состоит из корпуса, трех роликов, надетых на пальцы трехлучевой опоры, напрессованную на шлицевую часть выходного вала. Ролики на пальцах опоры вращаются на игольчатых подшипниках. Во внутренней части корпуса сделаны канавки под ролики, что обеспечивает необходимый угол поворота внутреннего шарнира, а также позволяет опоре перемещаться в продольном направлении.

Рассмотрим устройство карданной передачи со ШРУСами на примере переднеприводных моделей ВАЗ.

Привод правого переднего колеса; 2. Коробка передач; 3. Привод левого переднего колеса; 4. Корпус наружного ШРУСа; 5. Стопорное кольцо обоймы ШРУСа; 6, 18. Обойма шарнира равных угловых скоростей; 7, 19. Сепаратор ШРУСа; 8, 17. Шарик ШРУСа; 9. Наружный хомут пыльника; 10, 15. Пыльник ШРУСа; 11. Упорное кольцо; 12, 14. Вал привода левого колеса; 13. Внутренний хомут пыльника; 14. Фиксатор внутреннего ШРУСа; 15, 20. Стопорное кольцо обоймы внутреннего шарнира; 16, 21. Буфер вала; 17, 22. Корпус внутреннего ШРУСа; 18, 23. Стопорное кольцо полуосевой шестерни.

Рисунок 4.5. - Привод передних колес ВАЗ

Переднеприводной автомобиль характеризуется прежде всего тем, что передние управляемые колеса одновременно являются ведущими. Для поворота ведущих колес на валах (полуосях) привода располагаются шаровые шарниры, которые должны допускать поворот колес без изменения скорости их вращения. Этому условию удовлетворяют карданы равных угловых скоростей (синхронные шаровые шарниры). Обычный карданный шарнир в этих условиях быстро выходит из строя, так как при отклонениях его ведущего и ведомого звеньев создается неравномерная по угловой скорости передача вращения на ведомое звено. Это вызывает перегрузку валов привода и быстрый износ карданного шарнира.

У современных переднеприводных автомобилей для привода передних колес применяются полуоси с двумя синхронными шаровыми шарнирами: у ведущего колеса жесткого типа (с угловой степенью свободы), а у силового агрегата - универсального типа (с угловой и осевой степенью свободы).

Применяемый на автомобиле привод передних колес компактен и надежен. Его долговечность при правильной эксплуатации автомобиля высокая. Это обеспечивается совершенством конструкции шарниров, подбором улучшенных материалов, точностью изготовления деталей, хорошей герметичностью шарниров и применением специальной смазки.

Приводы правого 1 и левого 3 колес имеют одинаковую конструкцию и отличаются валами, который у привода левого колеса сплошной, а у правого - трубчатый, а также длиной. Последнее объясняется смещением коробки передач в левую сторону от оси автомобиля.

Привод каждого колеса состоит из двух карданных шарниров равных угловых скоростей и вала. Наружный шарнир, соединенный со ступицей колеса, состоит из корпуса 13, сепаратора 6, внутренней обоймы 4 и шести шариков. В корпусе шарнира и в обойме выполнены радиусные дорожки качения, кривизна которых имеет меридианальное направление. В этих дорожках располагаются шарики, соединяющие между собой корпус 4 и внутреннюю обойму 6. Шарики помещены в окнах сепаратора 7 и удерживаются им в одной плоскости. Вследствие этого происходит центрация внутренней обоймы и корпуса шарнира. Рабочий угол поворота наружного шарнира до 42°. Внутренняя обойма насажена на шлицы вала 8 до упора в кольцо 11. Удерживается обойма на шлицах вала стопорным кольцом 5. Сепаратор имеет сферическую поверхность и окна под шарики. Он обеспечивает синхронность вращения соединяемых шарниром валов за счет установки шариков з бессекторной плоскости угла пересекающихся осей звеньев шарнира, то есть выполняет роль делителя. Вследствие этого, независимо от угла поворота шарнира, шарики всегда удерживаются в плоскости постоянной частоты вращения. Одновременно через сепаратор передается крутящий момент. Для герметизации полости шарнира применяется гофрированный резиновый чехол 10, который на корпусе шарнира и на валу 12 привода колеса крепится хомутами 9 и 13.

Герметичность мест посадки чехла обеспечивается кольцевыми канавками на корпусе шарнира, в которые вдавливается чехол при затягивании хомута. С другой стороны канавки выполнены в самом чехле, они создают лабиринтное уплотнение. Осевое фиксирование чехла на валу достигается упорными буртиками на валу привода. Стягивающие хомуты выполнены из стальной ленты, на которой выштампованы три гнезда и один фиксирующий зуб. Два гнезда служат для стягивания хомута специальным приспособлением, в третье заходит фиксирующий зуб. На шлицевой наконечник корпуса шарнира насаживается ступица переднего колеса. Она крепится самоконтрящейся гайкой.

Внутренний шарнир соединяется с полуосевой шестерней дифференциала. Он имеет незначительные конструктивные отличия по сравнению с наружным шарниром. Это прежде всего тем, что дорожки в корпусе шарнира и в обойме выполнены прямыми, а не радиусными, что позволяет деталям шарнира перемещаться в продольном направлении. Это необходимо для компенсации перемещений, вызванных колебаниями передней подвески и силового агрегата. Продольное перемещение обоймы в корпусе шарнира ограничивается с одной стороны проволочным фиксатором 16, с другой - пластмассовым буфером 18. Фиксатор установлен в канавку корпуса шарнира, а буфер в торец вала привода колеса.

Хвостовик корпуса шарнира соединяется при помощи шлиц с полуосевой шестерней дифференциала. Полуосевая шестерня удерживается на шлицах вала стопорным кольцом 23. Защита деталей шарнира от воздействия влаги и грязи осуществляется таким же образом, как и у наружного шарнира. При сборке карданных шарниров в них закладывается специальная смазка ШРУС-4.

При эксплуатации автомобиля замена смазки не производится, если чехлы обеспечивают герметичность шарниров. Приводы передних колес работают в наиболее тяжелых и неблагоприятных условиях, так как они расположены в зоне наибольшего воздействия влаги и грязи и передают крутящий момент на колеса под постоянно изменяющимися углами и нагрузками. Высокая точность изготовления деталей шарниров, применение высококачественных материалов и смазки обеспечивают надежную работу узла и в этих условиях, но только при сохранении герметичности шарниров. Поэтому необходимо периодически проверять состояние защитных чехлов и хомутов, чтобы своевременно обнаружить на них трещины, деформации или следы задевания о дорожное покрытие и принять меры по их замене. Этим самым предупреждается преждевременное изнашивание шарниров.