Абсолютное мнение по поводу истории создания ШРУСА отсутствует. Суть одного из наиболее распространенных в том, что в 1927 году это устройство изобрел и запатентовал Альфред Рцепп. Поэтому, сам механизм среди любителей-профессионалов до сих пор называют шарниром «Рцеппа». Уже ближе к концу 60-х переднеприводные автомобили стали особо интересны для разработчиков практически сразу всех значительных автомобильных концернов. Интерес вызвала компоновка их кузова, неоднократно позволяющая предложить водителю и самим пассажирам максимум места в транспортном средстве.
Вот так для обеспечения привода на передние управляемые колеса, не лишая их возможности поворачивать, специалисты придумали такой сложный механизм как ШРУС. Аббревиатура обозначает «шарнир равных угловых скоростей». Деталь интересная, термин непривычный. Само устройство предусматривает решение следующей задачи – передачу равномерного вращательного движения от одной полуоси к другой, в случае если они расположены под углом друг к другу. Самое важное, чтобы расположение полуосей было под определенным углом. Его величина обычно терпит постоянные изменения, не превышая отметку в 70 градусов.
Конструкции шарнира равных угловых скоростей бывают разные, их существует сразу несколько. В настоящий момент существует несколько модификаций ШРУСа. Так, ШРУС шарикового типа является наиболее распространенным. Появился он впервые в двадцатые годы прошлого века. Популярным является кулачковый ШРУС, разработанный французским изобретателем Грегуаром. Тот запатентовал свое изобретение в начале двадцатых годов под именем «Тракта». Следующая разновидность ШРУСа - спаренный карданный. Сфера его применения – автомобили производства США тоже двадцатых годов. Речь идет о Cord L29. В том числе их использовали для трансмиссии французских автомобилей «Панар-Левассор» в 50-60-х годы. В настоящий момент он тоже применяется в схемах разных транспортных средств, которые не развивают достаточно высокую скорость, например, тракторы.
1. Назначение ШРУСа
ШРУС имеет свое предназначение. Его основная задача – передача равномерного вращения под углом. Так, шарнир равных угловых скоростей применяют для независимой подвески, что на передних управляемых колесах. Правда, здесь нужно соблюдать следующее условие – колеса должны быть ведущими.
Так как ШРУС – составная деталь, значит, помимо вращения он способен обеспечить угол поворота в пределах 70 градусов, позволяя его применять в конструкции ведущей оси.
Внутренний и внешний ШРУС
Попытаемся разобраться, что собой представляют в трансмиссии переднеприводных автомобилей внутренний и внешний ШРУСы. Речь пойдет не только об особенностях конструкции, но и механизме передачи вращательного движения от коробки переменных передач либо вала редуктора на ведущие колёса, требуя как минимум два шарнира на пути. Дело в том, что иметь по одному ШРУСу на каждое колесо оказывается мало, нужна их пара.
Поэтому, напомним еще раз, что сама конструкция необходима для обеспечения свободы передвижения вала. Внутренний шрус устанавливают внутри корпуса коробки передач, в то время как внешний у самого колеса. Оба шруса необходимы для успешного передвижения автомобиля. Однако, между ними существует определенное отличие, которое зависит от модели автомобиля.
Попытаемся разобраться, в чем же разница между ними. Во-первых, внутренний больше по размерам, поэтому и стоит дороже. Его основное предназначение – передача вращения от трансмиссии к валу. Внешний ШРУС должен вращать ступицу колеса, поскольку у него посадочные шлицы. Отсутствие достаточного количества свободного пространства неоднократно вынуждает специалистов сделать его в габаритах намного меньшим.
2. Устройство и принцип работы ШРУСа
Что касается стандартного набора составляющих шарнира, он следующий. Здесь всего четыре детали, поэтому сам механизм простой.
- корпус, похожий на сферическую чашу и ведомый вал;
Внутренняя обойма как сферической кулак и ведущий вал;
Сепаратор как кольцо, в котором есть специальные отверстия. Он необходим для удержания шариков;
Да и сами шарики – шесть штук.
Невзирая на то, что существует полное разнообразие конструктивных решений ШРУСов, неизменным остается их принцип работы. А именно, точки контакта, которые передают окружные силы. Они обязательно должны находиться в биссекторной полости, что проходит через биссектрису угла, которую образуют валы.
Попытаемся разобраться в том, как работает ШРУС. Однако, чтобы этот принцип работы понять, необходимо разобраться из каких компонентов он состоит и каким образом работает.
Процесс работы ШРУСа предусматривает следующие этапы:
1. На внутренней обойме и в корпусе есть сферические канавки. Их количество совпадает с числом шариков;
2. Удержать шарики вполне реально сепаратором, что расположен в векторном пространстве кулак-корпус. Дальше они перемещаются по внешнему диаметру канавок корпуса. Что касается внутреннего диаметра, здесь шарики перемещаются по канавкам кулака;
3. Вращая ведущий вал, можно передать усилие на обойму через кулак и шарики, что находятся в канавках. Дальше эта мощность передается на ведомый вал;
4. В результате изменения угла между ведомым и ведущим валами, шарики очень свободно перемещаются по канавкам, продолжая таким образом передавать усилие.
3. Достоинства и недостатки ШРУСа
ШРУС легкий, относительно надежный, в случае поломки заменяется просто. Его преимущество заключается в том, что в сравнении с иными аналогичными механизмами, благодаря помощи шарнира возможна лишь незначительная потеря мощности.
Недостаток ШРУСа - наличие пыльника в конструкции. Он необходим, чтобы сохранить чистоту устройства, одновременно выступая контейнером для смазки. Это его защитная функция.
ШРУС как раз расположен в таком месте, где невозможно его соприкосновение с иными посторонними предметами. Оказаться порван может и пыльник. Это может случиться в момент езды, например, переезжая препятствие, либо по слишком глубокой колее. Узнать об этом может только сам владелец авто. Обычно он об этом понимает, когда грязь уже находится внутри пыльника, попав туда через трещину. Таким образом, можно спровоцировать интенсивный износ. В том случае, если владелец авто уверен, что это случилось совсем недавно, шрус можно просто снять, хорошенько его промыв. Заменяя пыльник, его необходимо заполнить новой смазкой. В том случае, если неприятность произошла не недавно, ШРУС обязательно должен выйти из строя раньше времени.
Многие современные автомобилисты никогда не слышали о существовании в их машине загадочных деталей, именуемых ШРУСами. Те же, кто с ними знаком, наверняка уже успели потратить внушительную сумму на ремонт или замену этих компонентов. Рассказываем об устройстве хитрых и чрезвычайно важных элементов автомобиля и раскрываем секреты долгой и беспроблемной эксплуатации «гранат».
Что такое ШРУС
Бывалые автомобилисты частенько используют альтернативное название этих деталей - «гранаты». Разумеется, неспроста: если в автомобиле есть граната, рано или поздно она обязательно взорвётся!
Шутки шутками, а доля истины в этом, конечно же, есть. ШРУС - аббревиатура, переводящаяся как «шарнир равных угловых скоростей». Именно эти детали на абсолютном большинстве переднеприводных и на некоторых полноприводных автомобилях с независимой подвеской занимается передачей крутящего момента от двигателя на ведущие колёса. ШРУСы позволяют не просто приводить колёса автомобиля в движение, но и одновременно управлять ими при весьма компактных размерах и скромной массе.
Передача вращательного момента осуществляется между полуосями под углом, величина которого постоянно меняется. «Гранатами» ШРУСы обыватели называют не только за внешнее сходство с боевым метательным снарядом, но также за непредсказуемость и своенравность: поломка ШРУСа гарантированно обездвиживает автомобиль (если у него нет блокировки межколёсногого дифференциала), притом случается она порой внезапно.
Как устроена «граната»
По принципу действия ШРУС похож на всем известный кардан. Однако такой привод намного более сложен и совершенен.
Дело в том, что карданная передача передаёт крутящий момент несинхронно (один вал вращается равномерно, а другой нет), при этом значительный угол скрещивания сильно затруднён. ШРУСы же безболезненно переваривают углы поворота до 70 градусов относительно оси и обладают при этом огромным ресурсом.
Широким распространением шарниры равных угловых скоростей обязаны популярным ныне переднеприводным автомобилям, а также распространению независимой подвески. Однако впервые созданием этой детали инженеры плотно занялись добрую сотню лет назад.
Конструкция ШРУСов может сильно различаться в зависимости от производителя автомобиля и конкретной модели. Однако принципиальной разницы в работе этой системы нет. С одной стороны вал привода соединяется со ступичным подшипником, а с другой - с дифференциалом, что позволяет передавать крутящий момент от двигателя на ведущие колёса. Наружный ШРУС состоит из обоймы и корпуса, в которых имеются канавки. По ним, в свою очередь, ходят шарики, жёстко соединяющие составные части друг с другом. Наружная «граната» должна передавать крутящий момент без потерь под любыми возможными углами. Внутренний шарнир намного менее подвижен и может поворачиваться лишь на угол до 20 градусов. Как правило, он представляет собой трипоид с роликами на подшипниках, которые ходят по канавкам в ответном стакане. Эта «граната» предназначена, в первую очередь, для компенсации ходов подвески и обеспечения неразрывности вала.
Поскольку ШРУСы относятся к силовым и достаточно нагруженным деталям, они нуждаются в смазке и защите от внешнего воздействия окружающей среды. Для этого вся конструкция закрывается герметичным пыльником (резиновым или пластиковым), набитым смазкой и удерживаемым на валах хомутами. Именно от качества пыльника и его целостности напрямую зависит срок службы «гранат», которые работают в практически никак иначе не защищённых от осадков и дорожной грязи местах.
Почему ломаются ШРУСы
Шарниры равных угловых скоростей современных автомобилей рассчитаны на весь срок службы автомобилей, однако нередко они выходят из строя совершенно внезапно для автовладельца и в самый неподходящий момент. Происходит это как по причинам естественного износа подвижных элементов, так и по вине самих автовладельцев.
В большинстве случаев виновниками проблем становятся негерметичные пыльники - в процессе эксплуатации они покрываются трещинами и получают всевозможные повреждения. В результате дорожная грязь и осадки начинают попадать в подвижные соединения и становятся абразивом. Спустя несколько сотен или тысяч километров пробега с порванным пыльником ШРУС сильно изнашивается и начинает хрустеть (обычно в поворотах), а затем попросту заклинивает или теряет ролики подшипников.
Вторая причина поломки «гранат» связана с неадекватным вождением или неграмотным вмешательством в конструкцию машины. Управляя гражданским автомобилем, стоит помнить, что он не рассчитан на длительные экстремальные нагрузки - резкие старты с пробуксовками и систематические торможения трансмиссией. Старты с вывернутыми колёсами, при которых наружные шарниры частично зажаты, приводят к запредельным нагрузкам на их элементы.
В группе риска оказываются и любители тюнинга, «разгоняющие» мотор автомобиля, но забывающие о том, что штатные приводы и ШРУСы не рассчитаны на передачу дополнительного крутящего момента.
Довольно часто изношенные ШРУСы попросту заклинивают, что приводит к внезапной поломке полуоси и невозможности дальнейшего движения. И хорошо, если это случается не во время пересечения оживлённого перекрёстка. Такая ситуация чрезвычайно опасна!
Во избежание неприятностей в пути и лишних финансовых трат рекомендуется хотя бы раз в пять тысяч километров осматривать пыльники внутренних и внешних ШРУСов. При малейшем подозрении на негерметичность узлов нужно тщательно отмыть от загрязнений шарниры и заменить пыльники на новые, попутно обновив смазку. При появлении характерных хрустов не стоит откладывать ремонт в долгий ящик - скорее всего, «вылечить» такой привод уже не получится.
Для стабильной передачи вращающего момента двигателя от КПП к ведущим колесам на переднеприводных автомобилях используется конструкция, которая состоит из полуосей и шарниров равных угловых скоростей (ШРУСов).
Принцип работы ШРУСов обеспечивает незначительные потери при трении, а также компенсирует ход передней подвески и поворотные движения передних колес в пределах до 70 градусов. Необходимая степень свободы обеспечивается за счет углов изгиба и осевого перемещения узла.
В процессе эксплуатации ШРУС испытывает постоянные нагрузки высокой интенсивности, поэтому для его изготовления применяются высокопрочные материалы, что в теории гарантирует ресурс по продолжительности сравнимый с полным сроком службы автомобиля.
Виды ШРУСов
Наиболее распространенными в автомобилестроении шарнирами равных угловых скоростей являются следующие виды:
- шариковый;
- трипоидный.
Также существуют другие конструкции ШРУСов, преимущественно узкоспециального назначения: кулачково-дисковые, спаренные, четырехшариковые типа «Вейсс».
Устройство шарикового шарнира
Шариковый шарнир равных угловых скоростей состоит из следующих деталей:
- чашеподобный корпус с внешней обоймой и валом,
- сепаратор (плоское кольцо со специальными отверстиями),
- сферическая внутренняя обойма (кулак),
- шесть металлических шариков,
- стопорное кольцо.
На поверхностях корпуса и внутренней обоймы нанесены делительные канавки. Их число равно количеству шариков. У внутренних шариковых ШРУСов канавки имеют прямую форму , что дает возможность деталям перемещаться вдоль оси для компенсации вибраций двигателя и подвески. Н аружные ШРУСы изготавливаются с радиусными канавками для увеличения возможного угла поворота привода при маневрировании автомобиля.
Шарики удерживаются сепаратором в необходимом положении между корпусом и кулаком. Момент вращения от дифференциала направляется через внутреннюю обойму на шарикоподшипники, которые передают усилие на внешнюю обойму и ведомый вал шарнира, заставляя крутиться колеса.
При изменении угла взаимного расположения валов (повороте руля) шарики перемещаются по направляющим канавкам, что обеспечивает непрерывное распространение усилия для движения передних колес.
Получить наглядное представление о конструкции шарнира можно из следующего видео:
Устройство трипоидных шарниров
Внимание! Различают универсальный и жесткий варианты трипоидного ШРУСа.
В корпус универсального шарнира вставлен вал с запрессованной трехпальцевой опорой. На опоре с помощью игольчатых подшипников закреплены три ходовых ролика с шаровой поверхностью. Ролики перемещаются вдоль оси по канавкам на внутренней поверхности корпуса. Особенности конструкции ограничивают применение данного варианта только в качестве внутренней гранаты.
Жесткий трипоид состоит из корпуса, в котором закреплена трехпальцевая опора с роликами. К опоре присоединяется вилка с тремя специальными пазами, в которых перемещаются ролики. Данный тип трипоида предназначен для установки со стороны колеса.
Применение ШРУСов в переднем приводе
Конструкция ходовой части любого переднеприводного автомобиля включает в себя четыре ШРУСа: по два на каждой полуоси (как на фото ниже). Внешние гранаты соединены со ступицей колеса, а внутренние вставлены в дифференциал.
В результате система «внутренний ШРУС - приводной вал - внешний ШРУС» обладает компактными размерами и обеспечивает нормальное постоянное вращение ведущих колес независимо от вибраций силового агрегата, отклонений полуосей, перемещений подвески, развала и схождения колес.
Важно! Особенности компоновки моторного отсека современных легковых автомобилей привели к необходимости использования различных по конструкции левого и правого приводных валов. Соответственно у многих моделей левый и правый ШРУСы не взаимозаменяемы.
Почему ШРУС хрустит
Все составные части шарнира изготовлены с минимальными допусками, и в собранном шарнире люфт между деталями отсутствует.
Со временем при движении шариков по делительным канавкам корпуса и внутреннего кулака образуется выработка, из-за чего между деталями появляются зазоры. Свободное перемещение шариков по увеличившимся канавкам вызывает характерные хрустящие звуки, которые сигнализируют о скором выходе гранаты из строя.
Также хруст может возникнуть при попадании инородных частиц между шариками и поверхностью обойм или при вымывании смазки из узла.
Чтобы не допустить попадания грязи, пыли и воды, граната герметично защищена пыльником из резины или полимерных материалов. Гофрированная форма защитного чехла обеспечивает сохранность пыльника при изгибах и растяжениях.
На фото ниже представлен левый внешний ШРУС METELLI для Пежо Бипер с пыльником и комплектом стопорных колец:
Для обеспечения эксплуатационного ресурса шарнира, его внутреннее пространство должно быть заполнено специальным смазочным материалом . Тип применяемой смазки зависит от конструкции детали.
Напоминание! Для продолжительной безотказной работы ШРУСа рекомендуется избегать больших нагрузок на привод в крайних положениях рулевого колеса, а также следить за состоянием защитных пыльников.
Как в автомобиле с передним приводом обеспечить передачу крутящего момента на управляемые колеса, которые постоянно меняют свое положение? Эта задача решается с помощью ШРУС — шарнира равных угловых скоростей, который автовладельцам больше известен как «граната». О назначении ШРУС, его устройстве и особенностях работы Вы узнаете из этой статьи.
Как передать крутящий момент без потерь?
У переднеприводных автомобилей есть масса достоинств, однако такие машины ставят перед конструкторами сложную задачу: как передать крутящий момент на колеса, которые одновременно служат для управления? Действительно, передние колеса отклоняются от продольной оси на угол до 35-37°, и обычные способы передачи крутящего момента здесь просто неприемлемы.
Первое решение, которое пришло в голову конструкторам - обычный карданный шарнир. Однако он, как выяснилось, может нормально работать при углах отклонения не более 12°, при больших углах в карданной передаче теряется мощность, вращение становится неравномерным, появляется вибрация и прочие неприятности. Поэтому пришлось изобретать специальное устройство, которое лишено недостатков кардана, и в 20-х годах прошлого века появился ШРУС - шарнир равных угловых скоростей.
Именно стал использоваться для передачи крутящего момента на управляемые колеса в переднеприводных автомобилях. Также ШРУСы находят применение и в заднеприводных машинах, в которых мост жестко закреплен, но подвеска колес независимая.
Типы ШРУС
За прошедшее столетие было создано множество конструкций ШРУС, однако далеко не все из них получили распространение. Сегодня более или менее широко используются следующие типы шарниров:
Шариковые (также известны, как шарниры «Рцеппа» - по фамилии их создателя Альфреда Рцеппа);
- Шарниры типа «Трипод» (Tripod);
- Спаренные карданные шарниры;
- Кулачковые (сухариковые) шарниры.
В современных легковых автомобилях работают шариковые ШРУС, некоторое распространение получили и шарниры типа «Трипод». Кулачковые и спаренные карданные шарниры находят применение в грузовых автомобилях, тракторах и спецтехнике.
Устройство ШРУС
Наиболее распространенные шариковые и триподные ШРУС имеют принципиальные конструктивные отличия.
Шариковый ШРУС. Состоит из корпуса, внутри которого имеются канавки (корпус образует наружную обойму), внутренней обоймы с канавками, сепаратора и шести шариков. Шарики зажаты в канавках между обоймами и удерживаются от «разбегания» сепаратором. Корпус имеет короткий вал со шлицами, внутренняя обойма также имеет шлицевое соединение для установки приводного вала. Нужно отметить, что у внешнего ШРУС канавки радиусные, а у внутреннего - прямые. Почему это так - будет сказано ниже.
ШРУС типа «Трипод». Существует два типа триподных шарнира - универсальные и жесткие. Универсальный ШРУС состоит из корпуса с тремя канавками, напрессованной на вал трехлучевой опоры и трех роликов с шаровой поверхностью, закрепленных с помощью подшипников на пальцах опоры. Вал с трехлучевой опорой и роликами вставлен в корпус так, что ролики могут перемещаться по канавкам. В жестких шарнирах трехлучевая опора с роликами закреплена внутри корпуса, с опорой контактирует вилка, в которой сделаны три паза - в них движутся ролики. Универсальные триподные ШРУС используются только в качестве внутренних, жесткие - в качестве внешних.
ШРУС любого типа нуждается в постоянной смазке. Для этого используются специальные пластичные смазочные материалы, заполняющие внутреннее пространство шарнира. Для того чтобы предотвратить выдавливание смазки, а также обеспечить защиту от пыли и грязи, ШРУС герметично закрыт резиновым гофрированным пыльником, что позволяет пыльнику изгибаться вместе с шарниром и сохранять при этом герметичность.
Использование ШРУС в автомобилях
Как было сказано, используется для передачи крутящего момента управляемым колесам переднеприводных автомобилей. Однако на одно колесо приходится не один ШРУС, как можно было бы подумать, а сразу два: внешний и внутренний. Почему именно так? Все очень просто.
Внутренний ШРУС установлен между коробкой передач (или редуктором) и полуосью, а внешний - между полуосью и ступицей колеса. Таким образом, два шарнира позволяют колесу нормально крутиться независимо от вертикальных отклонений полуоси, поворотов и развала-схождения.
Здесь как раз становится понятно, почему у внутренних шаровых ШРУС канавки выполнены прямыми, а у внешних - радиусными. Прямые канавки обеспечивают перемещение деталей шарнира вдоль оси - это компенсирует вибрации двигателя и колебания передней подвески. А радиусные канавки увеличивают угол поворота ШРУС и, соответственно, колеса.
Наиболее частые проблемы ШРУС
Обычно ШРУС доставляет минимум проблем автовладельцам, так как шарнир обладает высокой надежностью и может служить практически столько же, сколько и сам автомобиль - в этой детали просто нечему ломаться! Однако у ШРУС есть специфическая проблема - повреждение резинового пыльника, утеря смазки и попадание внутрь шарнира пыли и грязи. Это сразу же проявляется в виде характерного хруста, который возникает из-за «перемалывания» инородных частиц между шариками и обоймами.
При повреждении пыльника ШРУС необходимо заменить, так как эффект от простой замены пыльника и смазочного материала будет непродолжительным - уже через несколько недель шарнир все равно придется выбросить.
В остальном, ШРУС - очень надежный узел, который редко становится причиной поездки в автосервис. И, в то же время, шарниры имеют достаточно низкую стоимость, поэтому их покупка и замена не вызывает проблем.
Владельцам транспортных средств с передним приводом стоит знать, что такое ШРУС в автомобиле. Данный узел имеет еще несколько жаргонных названий среди бывалых автомобилистов.
Желающим иметь представление о том, каким образом расшифровывается аббревиатура ШРУС, подскажем, что за этими литерами скрывается шарнир равных угловых скоростей. Применение его стало актуальным в период разработки первых машин с передним приводом. Преимущества подобного типа транспорта знает практически каждый автолюбитель, так как в их перечень входят такие плюсы:
- более предсказуемая и эффективная управляемость машиной;
- повышенная степень проходимости, в отличие от заднеприводных аналогов;
- экономичный расход топлива.
Одной из основных проблем, возникающих в процессе передачи вращения, служили немалые потери мощности. Также к минусам переднеприводной конструкции относили другие факторы:
- стандартные крестовые шарниры чрезвычайно быстро выходили из строя;
- на колеса вращение передавалось достаточно неравномерно;
- в процессе работы на обычных шарнирах появлялась чрезмерная вибрация;
- основные элементы, участвующие в передаче движения (валы, шестерни, шлицевые соединения и пр.), подвергались чрезмерно интенсивным силовым нагрузкам.
Изобретенный инженерами-автомобилистами автомобильный ШРУС в первой четверти прошлого века помог разрешить описанные технические проблемы. Новый узел стал передавать получаемую мощность практически без потерь к колесам .
Успех применения шарнира в переднеприводной технике позволил задействовать принцип и в заднеприводном транспорте. Подобный узел автокомпании монтируют в авто с ведущей второй парой и с независимой подвеской.
Принято считать, что одним из родоначальников подобной конструкции стал французский изобретатель Грегуар. Он получил официальный патент на кулачковый механизм в двадцатых годах прошлого века. Формат спаренного кардана равных угловых скоростей оказался востребованным в машинах американских марок.
Благодаря своей оригинальной форме многие автомобилисты называют такой шарнир «гранатой». Соответственно, граната и ШРУС - это одно и то же, поэтому можно пользоваться и таким прозвищем автомобильного узла. Похожий на опасные боеприпасы элемент конструкции автомобиля способен передавать вращение при значительных углах поворотов колес, которые могут достигать 70 градусов.
Каким образом работает и как устроен ШРУС
Устройство ШРУСа автомобиля во многом зависит от типа данного автомобильного узла. Аналогичные гомокинетические шарниры можно обнаружить не только на переднеприводных авто, но и на полноприводных машинах.
Обычно на одном приводе с каждой стороны присутствует два варианта шарниров: внутренний и внешний. Между ними мало конструкционных различий. Получается, что всего в авто оказывается четыре «гранаты». Данный тип сборки позволяет добиться максимального выкручивания колес без существенного снижения мощности и без большого силового нагружения соединений.
Диагностические работы с узлом могут быть проведены в любом автосервисе или в гаражных условиях. Принято считать, что ШРУСы не относятся к ремонтопригодным конструкциям. Если происходит их износ или существенное механическое повреждение, то проводится полная замена шарниров.
Чтобы понять, как работает ШРУС и где он располагается, достаточно заглянуть со стороны дна автомобиля в подкапотную зону. Визуально «граната» напоминает подшипник, только большего размера. Традиционно в конструкцию входят такие элементы:
- корпус цилиндрической формы, оснащен обоймой с радиальными или продольными канавками;
- металлический сепаратор, помогающий фиксировать шарики в своих зонах;
- комплект из шести шариков, изготовленных из прочной легированной стали;
- обойма внутри в формате звезды;
- дополнением корпуса служит шлицевой ведущий вал (представляет собой ручку «гранаты»), соединенный с выходными валами от КПП или с передними ступицами.
Внутренние шарниры, контактирующие с коробкой передач, помогают компенсировать колебания подвески в вертикальной плоскости. Задачей второй пары (внешней) является передача крутящего момента на колеса при любом образовавшемся угле поворота с минимальными потерями.
Для фиксации ШРУС на приводном валу инженеры предусмотрели обязательное стопорное колечко. Оно монтируется с тыльной стороны внутренней обоймы. Для предотвращения проникновения механических загрязнителей снаружи предусмотрены конструкцией резиновые пыльники, изготовленные в виде гармошки. Они фиксируются по краям при помощи затяжных хомутов.
Важно знать, что внешний и внутренний ШРУС отличаются между собой формами канавок и наружных обойм. Внутренний оснащен шестью полукруглыми пазами, нарезанными вдоль основной оси вала, а на внешнем расположение канавок – радиальное.
Нормальным является положение у приводных валов такое, при котором обеспечен конструкционный небольшой уклон в сторону ступиц. Во время движения транспортного средства по неровной дороге полуось в вертикальной плоскости полуось слегка колеблется, что сопровождается перемещением шаров в продольных пазах внутренних шарниров.
Соответствующие процессы происходят в наружной паре. Во время поворота шары перекатываются вместе с сепаратором в радиальных пазах. При этом осуществляется изменение положения внешней обоймы относительно внутренней. Происходит передача крутящего момента на шары и наружную обойму от шлицевого хвостовика, а далее к ведомому валу и второй обойме.
Основная задача, возложенная конструкторами на данные шарниры, состоит в том, чтобы обеспечить аналогичные скорости вращения для каждого из колес во время любого типа поворота. Основным отличием передней «гранаты» от заднего редукторного привода является то, что ШРУС вынужден функционировать в условиях густой смазки, охватывающей сопрягающиеся элементы. Для отечественных машин традиционно используют смазочный материал марки «ШРУС-4».
Разновидности конструкций
В процессе разработок конструкторы пытались сформировать оптимальный формат для шарнира. Формировались оптимальные параметры для узла. В результате на серийных автомобилях можно встретить одну из четырех разновидностей конструкции.
Шариковые
Данный тип является наиболее распространенным в легковых автомобилях отечественных и зарубежных марок. В его основе предусмотрен наружный корпус с шестью канавками и внутренняя обойма с аналогичным количеством канав. Разделяет их блок из шести шариков, удерживаемых сепаратором.
В процессе работы шары движутся по пазам. Таким образом обеспечивается передача крутящего момента даже под большим углом.
Трипоидный
В подобной конструкции шарики отсутствуют. Вместо них момент передается благодаря роликам. Трипоидный ШРУС внутри удерживает ролики внутри чаши на пальцах опоры за счет встроенных подшипников.
Момент начинает передаваться в процессе смещения положения роликов. Основным транспортом, где удастся выявить подобные узлы, являются легковые автомобили или малотоннажные грузовики.
Кулачковые
В некоторых источниках такие ШРУСы иногда называют «сухариковыми». В состав входит пара вилок и пара фасонных дисков. Инженеры обеспечили большую площадь контакта каждой вилки, что позволило отдельным элементам подобных шарниров в процессе эксплуатации стойко переносить высокую силовую нагрузку.
Рекомендуется использовать подобный тип на автотранспорте, рассчитанном на невысокие скорости. Иначе происходит существенное повышение температуры в местах сочленения и быстрый выход узла из строя. Принцип работы ШРУСа кулачкового типа актуален для грузового транспорта с высокой тоннажностью.
Спаренные карданные
В современных легковых машинах от данного типа шарниров давно отказались. Встретить их можно в ретромобилях американского производства либо в современной строительной технике, включая трактора, определенные модели грузового подвижного состава. Иногда такие «гранаты» попадаются на внедорожниках.
Состоят спаренные ШРУСы из двух классических карданных шарниров. Благодаря взаимному вращению удается выровнять скорости работы каждой пары.
Кроме перечисленных разновидностей, можно встретить шарниры, сочетающие в себе черты нескольких популярных типов. Однако, они зачастую оказываются менее надежными. К таким вариантам относится, например, жесткий трипоид, шарикоподшипниковый тип.
Возможные неисправности узла
Изначально инженеры автомобильных компаний закладывают высокий эксплуатационный ресурс для шарниров равных угловых скоростей, который при нормальных условиях эксплуатации сопоставим с ресурсом базовых элементов автомобиля. Однако, в отечественных условиях ШРУС может выйти из строя гораздо раньше запланированного конструкторами срока вследствие интенсивного механического износа.
Основная проблема проявления неполадок заключается в изношенности или повреждении пыльников. В течение эксплуатационного периода резиновый гофрированный чехол может получать следующие негативные факторы:
- покрываться трещинами;
- получать механические внешние повреждения;
- портится из-за низкокачественной смазки и пр.
После возникновения разгерметизации дорожная пыль и грязь проникает под резиновую гофру вместе с влагой и образуют агрессивную среду из абразивных частиц и воды. Через несколько километров пробега водитель начинает слышать из подкапотного пространства характерный треск, который может привести к заклиниванию и поломке. Особенно активно треск проявляется во время поворотов.
Второй частой причиной является неправильное вождение автомобиля. Агрессивная манера управления приводит к неоправданным экстремальным нагрузкам на силовой блок. Шарнир отрицательно воспринимает систематическое торможение при помощи трансмиссии и резкий старт, особенно когда колеса находятся в вывернутом положении. В подобном положении ШРУС находится в частично зажатом положении и подвергается высоким нагрузкам.
Третьей по популярности проблемой являются всевозможные конструктивные вмешательства любителей тюнинга. Такие автовладельцы повышают выходную мощность двигателя и увеличивают момент на выходном валу. Однако, шарниры большинства автомобильных компаний не рассчитаны на такое усилие, что приводит к быстрому выходу их из строя из-за дополнительного момента.
Применение смазочных материалов
Для большинства шариковых шарниров с шестью шарами должна применяться смазка на основе дисульфида молибдена. Работающим в обычных условиях сопряжениям достаточно двухпроцентного раствора, а для пар, эксплуатируемых в высоконагруженных условиях, потребуется пятипроцентная смазка. Это предписание указано для большинства автомобилей.
Важно знать, что для шарнира равных угловых скоростей недопустимо использовать графитовую смазку.
В конструкции с трипоидом, где встроены игольчатые подшипники молибден не используется. Во всех системах водителю рекомендуем проводить регулярный осмотр целостности защитного кожуха. Делать осмотр стоит примерно через каждые 5 тыс. км пробега, чтобы продлить ресурс работоспособности узла. При выявлении повреждений необходимо проводить работы по замене смазки или шарнирных валов.
