Шрус шарнир равных угловых. Шарнир равных угловых скоростей: что это такое

Еще одно название – граната. Пошло от формы шарнира - очень он похож на гранату.

Поскольку передние колеса, кроме передачи момента должны еще поворачиваться под разными углами и в разные стороны был придуман особый шарнир – шрус. Он был создан как заменитель неэффективной ненадежной карданной передаче. Шрус должен обеспечить равномерную передачу усилия вне зависимости от того, под каким углом находятся соединяемые валы.

Первый вариант таких шарниров был запатентован в 1923 году Карлом Вайссом: концы соединяемых валов представляли собой своеобразные вилки, между внутренними поверхностями которых находились шарики, передающие крутящий момент. Впоследствии патент на шарниры Вайсса купила американская фирма Bendix и стала выпускать их под маркой Bendix-Weiss. Такие шарниры и по сей день можно встретить, например, на 469-х «уазиках» и легендарной «шишиге» ГАЗ-66. Однако самую успешную конструкцию через три года после изобретения Вайсса предложил Альфред Рцеппа - это был, по сути, привычный нам шестишариковый ШРУС, способный работать при углах до 40 градусов, компактный и долговечный. Впервые шариковые шарниры Рцеппы появились на серийных автомобилях в 1959 году - сначала на знаменитом Austin/Morris Mini (шарниры для него поставляла фирма Hardy Spicer Limited), а вскоре и на немецком DKW Junior F11 (Lohr & Bromkamp GmbH).{loadposition user20}

Шариковый шарнир равных угловых скоростей наиболее распространенный вариант – шрус Рцеппа

Этот шрус состоит из двух кулаков: внутреннего, связанного с ведущим валом, и наружного, связанного с ведомым валом. В обоих кулаках имеется по шесть тороидных канавок, расположенных в плоскостях, проходящих через оси валов. В канавках находятся шарики, положение которых задается сепаратором, взаимодействующим с валами через делительный рычажок. Один конец рычажка поджимается пружиной к гнезду внутреннего кулака, другой скользит в цилиндрическом отверстии ведомого вала. При изменении относительного положения валов рычажок наклоняется и поворачивает сепаратор, который в свою очередь, изменяя положение шариков, обеспечивает их расположение в бисекторной плоскости. В данном шарнире крутящий момент передается через все шесть шариков. Предельный угол между осями валов 35-38°.

Принцип действия шарикового шруса есть на картинке в начале статьи. Вид шарнира: Так выглядит граната

Кулачково-дисковый ШРУС - шарнир Тракта.

Кулачково-дисковый шарнир равных угловых скоростей (шарнир Тракта) состоит из полуцилиндрических вилок, которые связаны с ведомым и ведущим валами и вставленных в них цилиндрических кулаков. В пазы кулаков входит диск, передающий крутящий момент от ведущей вилки к ведомой. Максимальное значение угла между валами до 45°. Большая контактная поверхность деталей, воспринимающая усилия, и высокая несущая способность обуславливают их применение на тяжелых грузовых автомобилях.

Схема шарнира типа Тракта. такие шарниры используют в грузовиках и тяжелой технике, благодаря высокой износостойкости.

{loadposition user20}

Ну, а после теории – к практике.

Если ШРУС изготовлен качественно и без врожденных дефектов – он прослужит долго. Фактически – срок службы этого шарнира должен равняться сроку службы самого автомобиля.

Выходу из строя гранаты может способствовать прежде всего

Разрыв защитного кожуха (пыльника). Грязь и песок попадая в смазку быстро выведут механизм из строя.

Агрессивный городской стиль вождения. Это для тех, кто любит рвать с места при полностью вывернутом руле. Шрус рассчитан на большие нагрузки при нормальном расположении колес. А если руль повернут – шарики находятся в крайних положениях и частое дергание с места при повернутом руле может постепенно вывести гранату из строя.

Признаки поломки шруса.

Щелчки при движении, хруст. Особенно при вывернутом колесе. На скорости может доходить до грохота – это не похоже на ступичный подшипник. Сколько машина пройдет – неизвестно. Шрус нужно менять целиком, он неремонтопригоден.{loadposition user20}

Иногда автовладельцы встречают странные названия деталей и не всегда понимают, о чем идет речь. Одним из таких терминов является ШРУС. Эта статья расскажет, что это за механизм, на каких принципах построена его работа и какие функции выполняет устройство внутреннего ШРУСа.

Что такое ШРУС и его виды

ШРУС (это сокращенное название шарнира равных угловых скоростей) - механизм в приводной системе управляемых автомобильных колес, который транспортирует вращательный момент между полуосями, причем угол между ними составляет меньше 70 градусов. Эта деталь устанавливается на переднеприводные и заднеприводные авто.

ШРУСы были изобретены в 1927 году Альфредом Рцеппом. В простонародье этот механизм так и называют «шарнир Рцеппа», а в водительском сленге для обозначения этой детали используется слово «граната».

На сегодняшний день специалисты различают следующие виды шарниров:

• кулачковые - из-за склонности к перегреву на высоких скоростях, используются на грузовиках;
• кулачково-дисковые - применяются на больших грузовиках, например, «Урал» или «КрАЗ»;
• шариковые - на сегодняшний день являются самыми часто используемыми;
• трипод - в основном выступает в роли внутреннего шарнира, оснащен роликами в виде сфер;
• спаренные карданные - используются на старых американских легковых машинах, внедорожниках, строительной и сельскохозяйственной спецтехнике.

Конструкция ШРУСа и как он работает

Шарниры имеют простое устройство. В них входят следующие элементы:

• корпус сферической формы
• ведущий и ведомый валы;
• внутренняя обойма;
• сепаратор с отверстиями для удерживания подшипников;
• шесть шариков.

Эти элементы шарнира обеспечивают максимально точную передачу вращательного момента. ШРУСы имеют следующий принцип работы:

• число сферических канавок на внутренней обойме и в корпусе такое же, как и число подшипников;
• между кулаком и корпусом расположены подшипники, которые удерживают сепаратор;
• подшипники перемещаются по большему диаметру корпуса и по меньшему диаметру кулака;
• в этот момент возникает вращательный момент, который транспортируется на внутреннюю обойму и ведомый вал;
• после смены угла между полуосями, подшипники транспортируют крутящий момент, плавно двигаясь по внутренним канавкам.

Выбор смазки для ШРУСов

Шарниры испытывают постоянные высокие нагрузки - когда трогается с места, на подъемах, при движении по разбитой дороге и т. д. Поэтому смазка низкого качества не может выдержать серьезные ударные нагрузки и ШРУСы быстро изнашиваются.

Специалисты в области автомобилистики рекомендуют пользоваться пластичной черной смазкой на основе дисульфид молибдена. Для обычных автомобилей подойдет трехпроцентная смазка, а для авто, которые эксплуатируются в тяжелых условиях, лучше выбирать пятипроцентную.

Уход за шарнирами

Для повышения безопасности ШРУСа и сохранения его чистоты, этот механизм накрывается пыльником. В большинстве случаев пыльник представляет собой резиновую накладку, которая защищает механизм от пыли, грязи, воды и других загрязнений.

Чтобы ШРУСы служили как можно дольше необходимо систематически следить за ними и регулярно осматривать резиновый чехол, который защищает механизм от попадания грязи и воды. При обнаружении мелких дефектов в виде трещин и потертостей, при которых сохраняется герметичность чехла, можно ограничиться заменой крепежных хомутов и самого чехла. В противном случае происходит полная замена шарниров.

Так как устройство внутреннего и внешнего ШРУСа постоянно подвергается высоким нагрузкам, то для их изготовления выбирают сверхпрочные материалы. Однако это не обеспечивает вечной функциональности шарнира, так как агрессивный способ езды, попадание в него различных загрязнителей приводит к износу элемента. Чтобы максимально продлить жизнь устройству ШРУСа автомобиля необходимо выполнять следующие рекомендации:

• регулярно проводить осмотр ШРУСов на наличие сколов, трещин и других повреждений;
• периодически менять смазку в шарнирах;
• покупать качественные ШРУСы и смазку для них.

На видео описано устройство наружного ШРУСа автомобиля:

Появление переднеприводных автомобилей в корне изменило представление о возможностях компоновки и использовании пространства кузова легкового автомобиля. Если в классической заднеприводной компоновке значительная часть пространства внутри салона занимали механизмы трансмиссии и продольно расположенный двигатель, то в переднеприводном автомобиле двигатель располагался поперек кузова, занимал в разы меньше места, а в комплексе с коробкой передач он составлял единый монолитный компактный блок, запросто располагающийся под капотом.

На фото ШРУС — шарнир равных угловых скоростей

Проблемы переднего привода

Все бы хорошо, только как передать вращение на передние колеса так, чтобы обеспечить значительную степень свободы ведущего колеса? Над этим вопросом задумывались не только автомобильные инженеры. Что такое ШРУС, узнали еще в 20-х годах прошлого столетия, когда был запатентован шарнир равных угловых скоростей, сокращенно ШРУС, французом Грегуаром. Конструкция его немного отличалась от современной, но суть была одна - передать крутящий момент под изменяющимся углом.

Он заменил громоздкую и архаичную систему карданного ШРУСа, используемого в Штатах на автомобилях Cord и на французских Panhar & Levassor, выпускающихся в 50-х годах. Когда производители убедились в надежности шарикового шарнира, появилась возможность наладить серийный полномасштабный выпуск переднеприводных автомобилей. Благодаря ШРУСу даже на машинах с приводом на задние колеса удалось применить разрезную конструкцию заднего моста и обеспечить полностью независимую подвеску правого и левого колеса.

Видеоролик о том, как работает ШРУС

Конструктивные особенности ШРУСа

Механизм действительно похож на ручную гранату РГД-33, поэтому его так ласково называют автолюбители, причем не только русскоязычные, но это предмет отдельного филологического исследования. Нас же интересует что такое ШРУС, и какое место он занимает в трансмиссии автомобиля. Чтобы упорядочить то, что мы узнали, подведем небольшой итог:

• Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) применяют в переднеприводных автомобилях для передачи крутящего момента на управляемые колеса.
• ШРУС способен передавать вращение и обеспечивать угол поворота колес до 73⁰ без потери крутящего момента и независимо от скорости и направления вращения.
• ШРУС имеет надежную и практически вечную конструкцию, долговечность которой зависит от качества обслуживания и качества материалов.

Несмотря на все свои особенности, ШРУС не полностью вытеснил карданную передачу. Его использование экономически неоправданно в том случае, если угол передачи вращения незначительный, а обороты невысокие. Тогда для удешевления конструкции применяют карданные шарниры. Их можно встретить на тракторах и сельхозтехнике. Но на ведущих колесах в автомобиле применяется только классический шариковый ШРУС.

Внешний и внутренний ШРУС

Подавляющее большинство переднеприводных автомобилей используют шарниры двух типов - внешний и внутренний. Внешний шарнир установлен у ступицы ведущего колеса, и у него самая сложная задача - обеспечить поворот колеса при передаче крутящего момента на него. Конструктивно он состоит из трех основных частей:

• корпуса;
• сепаратора;
• внутренней обоймы.

Внутренняя обойма имеет канавки, в которых находятся шарики, через которые и передается вращение. Внутренний ШРУС выполняет задачу попроще - он просто передает вращение от КПП к приводному валу. Но чтобы обеспечить его свободу передвижения в поперечной плоскости, внутренний шарнир имеет шлицы, в которых вал может беспрепятственно перемещаться. Это сделано для того, чтобы при работе подвески рабочая длина приводного вала могла меняться, компенсируя перемещение колеса при работе подвески и вибрации двигателя. Оба шарнира взаимосвязаны, но внешний ШРУС наиболее уязвим, поскольку подвергается несоизмеримо большим нагрузкам, чем внутренний.

Причины неисправностей привода

Все детали ШРУСа выполнены из очень качественной стали, которая может обеспечить ему долгий срок службы при качественной смазке. В таких условиях, в которых приходится работать шарниру, масляную ванну ему обеспечить невозможно, поэтому приходится пользоваться консистентными смазками.

Для удержания смазки на поверхности механизма применяется резиновый пыльник, который зафиксирован с двух сторон на приводе хомутами, и в идеале должен обеспечивать герметичность всего узла. Пыльник и есть Ахиллесовой пятой всего ШРУСа. Резина перетирается, и в смазку попадает пыль и грязь. Естественно, что это приводит к повышенному износу шарнира. Характерный хруст при вывернутых колесах может свидетельствовать о приближающейся замене шарнира.

ШРУС в народе называется «Граната»

Впрочем, не только пыльник может служить причиной поломки привода:

• Некачественные детали.
• Неоправданно агрессивный стиль вождения.
• Отсутствие или низкое качество смазки.

В случае выхода из строя деталь ремонту не подлежит. Единственное, что может продлить жизнь приводу, это замена пыльника, но при условии своевременного обнаружения прорыва или утечки смазки. ШРУС - деталь не из дешевых, поэтому стоит внимательнее относиться к его проблемным узлам, а в частности, к пыльнику. При аккуратном уходе шарнир может служить на протяжении всего срока эксплуатации автомобиля.

• Новости
• Практикум

Каждой семье по два автомобиля — новая эра в Южной Корее

Если в 1970 году в Южной Корее было всего 46 тысяч автомобилей, то в апреле 2016 года их насчитывалось 19,89 млн шт., а в мае - 19,96 млн шт. Таким образом, как поясняют эксперты, в этой азиатской стране наступила новая эра автомобилизации. Об этом со ссылкой на агентство «Ренхап» сообщает РИА...

Видео дня. Что такое настоящие сельские гонки?

Как правило, белорусские водители отличаются законопослушностью и размеренной манерой езды. Однако и среди них встречаются и такие, кто способен удивить не только местных гаишников. На прошлой неделе «Авто Mail.Ru» писал, как в Брестской области погоню с патрульным автомобилем устроил… пьяный пенсионер на мотоблоке. Затем мы публиковали видео преследования нетрезвого гомельчанина, ...

Въезды в подмосковные дворы перекроют шлагбаумами

Как рассказал министр транспорта Подмосковья Михаил Олейник, власти не дадут дворам жилых домов превратиться в перехватывающую парковку, сообщает m24.ru. По словам Олейника, самые проблемные участки с точки зрения парковки расположены вокруг домов вблизи железнодорожных станций или метро. Один из вариантов решения проблемы глава областного Минтранса видит...

Верховный суд разрешил движение СтопХам

Таким образом, суд удовлетворил апелляционную жалобу представителей движения, которые настаивали, что их не уведомляли о заседании суда, на котором был рассмотрен иск Минюста о ликвидации, сообщает РИА Новости. Сам лидер движения «СтопХам» Дмитрий Чугунов назвал решение Верховного суда «торжеством справедливости и здравого смысла» и заявил, что ждет восстановления юрлица...

Штрафы ГИБДД пустят на строительство дорог

Проект соответствующих поправок в Бюджетный кодекс разработало Министерство транспорта РФ. Как сообщают «Известия», благодаря изменениям субъекты федерации будут обязаны передавать дорожные платежи и штрафы в местные дорожные фонды. О подготовке соответствующей инициативы министр транспорта РФ Максим Соколов заявлял еще в апреле. Проект предполагает 10 видов платежей напрямую...

Синоптики посоветовали автомобилистам поменять резину

Об этом на пресс-конференции рассказал глава Гидрометцентра России Роман Вильфанд, сообщает агентство «Москва». По прогнозам синоптиков, ближайшие пять дней в столице будут более прохладными, чем в средние многолетние значения. Так, в субботу ночью температура опустится до минус 7 градусов. В целом отставание средней суточной температуры от климатической нормы составит 2-3 ...

Культовый внедорожник Toyota канет в Лету

Полное прекращение выпуска автомобиля, который до сих пор выпускался для рынков Австралии и стран Ближнего Востока, запланировано на август 2016 года, сообщает издание Motoring. Впервые серийный Toyota FJ Cruiser был показал в 2005 году на Международном автосалоне в Нью-Йорке. С момента начала продаж и до сегодняшнего момента автомобиль оснащался четырехлитровым бензиновым...

Новый седан Kia назовут Стингером

Пять лет назад на Франкфуртском автосалоне Kia представила концептуальный седан Kia GT. Правда, сами корейцы называли его четырехдверным спорткупе и намекали, что этот автомобиль сможет стать более доступной альтернативой Mercedes-Benz CLS и Audi A7. И вот, пять лет спустя, концепт-кар Kia GT трансформировался в Kia Stinger. Судя по фото...

Внедорожник GMC превратили в спорткар

телье Hennessey Performance всегда славилось своим умением щедро добавлять дополнительных скакунов «прокачиваемому» автомобилю, но в этот раз американцы явно поскромничали. GMC Yukon Denali мог бы превратиться в настоящего монстра, благо, что 6,2-литровая «восьмерка» позволяет это сделать, но мотористы Hennessey ограничились достаточно скромным «бонусом», увеличив мощность мотора...

Lotus выпустит кроссовер

Lotus выпустит кроссовер

Вообще-то первый кроссовер Lotus должен был появиться ещё несколько лет назад. В 2006 году на Женевском автосалоне был представлен концептуальный кроссовер Lotus APX (на фото), который через пару лет должен был перевоплотиться в серийную модель. Ещё через год была представлена его электрифицированная версия, но финансовые проблемы у малазийской компании...

Они появились в результате генетического моделирования, они синтетические, как одноразовый стаканчик, они практически бесполезные, как пекинесы, но их любят и ждут. Те, кто хочет боевую собаку, заводят себе бультерьера, кому нужна спортивная и стройная, отдают предпочтение афганским борзым, кому нужна...

Самый дорогой во всём мире автомобиль

В мире существует огромное количество автомобилей: красивых и не очень, дорогих и дешёвых, мощных и слабых, своих и чужих. Однако самая дорогая в мире машина одна – это Ferrari 250 GTO, именно 1963 года выпуска и только этот автомобиль считается...

КАК обменять свои автомобиль на новый, как обменять машину.

Совет 1: Как обменять свои автомобиль на новый Мечта многих автолюбителей — приехать в салон на старом автомобиле, а уехать на новом! Мечты становятся явью. Все больше оборотов набирает услуга обмена старого автомобиля на новый — trade in. Вам не...

Самая дешевая машина в мире – ТОП-52018-2019года

Кризисы и финансовая ситуация не слишком располагают для покупки нового автомобиля, тем более в 2017 году. Только ездить приходится всем, а покупать автомобиль на вторичном рынке готов не каждый. На то есть индивидуальные причины - кому происхождение не позволяет ездить...

Рейтинг надежных машин 2018-2019 года

Надежность, безусловно, является наиглавнейшим требованием к автомобилю. Дизайн, тюнинг, любые «навороты» – все эти ультрамодные ухищрения по степени своей важности неизбежно меркнут, когда заходит речь о надежности транспортного средства. Машина должна служить своему владельцу, а не доставлять ему проблемы своими...

КАК обменять старый автомобиль на новый, Покупка и продажа.

Как обменять старый автомобиль на новый В марте 2010 года в нашей стране стартовала программа утилизации старых автомобилей, согласно которой любой автовладелец может поменять свою старую машину на новую, получив от государства в лице МинПромТорга финансовую помощь в размере 50 ...

Какие машины в 2018-2019 году чаще всех покупают в России

Количество автомобилей на дорогах РФ постоянно растет – факт, который подтверждаются ежегодным исследованием продаж новых и поддержанных моделей. Так, исходя из результатов проведенного исследования, которое может ответить на вопрос, какие машины покупают в России, за первые два месяца 2017 года...

Самые угоняемые автомобили Москвы в2018-2019году

Рейтинг самых угоняемых машин в Москве остается почти неизменным в течение нескольких лет. Ежедневно в столице угоняется около 35 автомобилей, причем 26 из них являются иномарками. Самые угоняемые марки По сведениям портала «Прайм Страхование» наиболее угоняемые машины 2017 года в...

Быстрые автомобили являются примером того, что автопроизводители постоянно совершенствуют системы своих автомобилей и периодически ведут разработки по созданию совершенного и самого быстрого транспортного средства для движения. Многие технологии, которые разрабатываются для создания супер скоростного автомобиля, позже переходят в серийное производство...

• Обсуждение
• Вконтакте

Схема ШРУСа :
ω1, ω2 - угловые скорости валов 1 и 2 соответственно;
α, β - угол шарнира;
О - точка контакта рычагов валов 1 и 2;
r1, r2 - радиусы вращения рычагов вала 1 и вала 2 соответственно;
OO" - биссектриса угла ϕ

Передние ведущие колеса полноприводных и переднеприводных автомобилей являются также и управляемыми, т. е. должны поворачиваться, что требует использования между колесом и полуосью шарнирного соединения. Карданные шарниры неравных угловых скоростей передают вращение циклически и работают при небольших значениях углов между валами, что делает в этом случае их применение проблематичным. В этих условиях нашли применение синхронные шаровые сочленения, называемые шарнирами равных угловых скоростей (ШРУС ).
В переднеприводном автомобиле обычно используются два внутренних таких шарнира (связаны с коробкой передач) и два внешних (крепятся к колесам). Устройство этих шарниров можно представить так: в каждом шарнире имеются две главные детали - корпус и обойма, одна в другой. В этих деталях выполнены канавки с шариками, которые, по сути дела, жестко соединяют обе сферические детали, через них и передается вращение от двигателя к колесу. В то же время, двигаясь в канавках, шарики позволяют одной сферической детали поворачиваться относительно другой и при этом осуществлять поворот колеса. При всем многообразии конструктивных решений, в шарнирах равных угловых скоростей должен выдерживаться единый принцип: точки контакта, через которые передаются окружные силы, должны находиться в плоскости, проходящей через биссектрису угла между валами (в биссекторной плоскости) .

Cдвоенный карданный шарнир

Это условие можно обеспечить различными способами. Простейшее решение - объединить два обычных карданных шарнира неравных угловых скоростей так, чтобы ведомая вилка одного служила ведущей вилкой другого. Такая конструкция получила название сдвоенного карданного шарнира .
Первые конструкции сдвоенных шарниров в 20-х гг. прошлого века были довольно громоздки, не оставляли в ступице переднего колеса места для тормозного механизма, который приходилось перемещать к картеру главной передачи. Однако со временем сдвоенные карданные шарниры совершенствовались, становились более компактными и продержались на легковых автомобилях до 60-х гг. Для сдвоенных шарниров на игольчатых подшипниках характерен усиленный износ этих подшипников и шипов крестовины, так как благодаря преимущественно прямолинейному движению автомобиля иглы подшипников не перекатываются, вследствие чего поверхности деталей, с которыми они соприкасаются, подвержены бринеллированию , а сами иглы иногда сплющиваются.

Кулачковые карданные шарниры

Карданный шарнир «Тракта»

Кулачковые карданные шарниры :
а - шарнир «Тракта»,
б - дисковый

В 1925 г. на переднеприводных автомобилях появляется шарнир «Тракта» (позиция "а" на рисунке), состоящий из четырех штампованных деталей: двух втулок и двух фасонных кулаков, трущиеся поверхности которых подвергаются шлифованию. Если разделить по оси симметрии кулачковый карданный шарнир, то каждая часть будет представлять собой карданный шарнир неравных угловых скоростей с фиксированными осями качания (так же, как у сдвоенного карданного шарнира). В нашей стране был разработан кулачково-дисковый шарнир , который применяется на полноприводных грузовиках КрАЗ, Урал, КамАЗ.
Шарнир (позиция "б" на рисунке) состоит из пяти простых по конфигурации деталей: двух вилок, двух кулаков и диска.
Кулачковые шарниры благодаря наличию развитых поверхностей взаимодействующих деталей способны передавать значительный по величине крутящий момент при обеспечении угла между валами до 45°. Но трение скольжения между контактирующими поверхностями приводит к тому, что этот шарнир имеет самый низкий КПД из всех шарниров равных угловых скоростей. Следствием этого является значительный нагрев и задиры на деталях шарнира.

карданный шарнир «Вейс»

Шарнир с делительными канавками типа «Вейс» :
1, 5 - валы;
2, 4 - кулаки;
3 - шарики;
6 - центрирующий шарик;
7, 8 - фиксирующие штифты

Недостатки сдвоенных шарниров и шарниров кулачкового типа были толчком к поиску новых решений, и 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.
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.

Карданный шарнир «Рцеппа»

Карданный шарнир «Рцеппа» :
1 - биссекторная плоскость
2 - делительный рычажок

В 1927 г. появился шариковый шарнир с делительным рычажком (шарнир "Рцеппа" ). Шарнир технологически сложен, но он более компактен, нежели шарнир с делительными канавками, и может работать при углах между валами до 40°. Так как усилие в этом шарнире передается всеми шестью шариками, он обеспечивает передачу большого крутящего момента при малых размерах. Долговечность его достигает 100–200 тыс. км.

Карданный шарнир «Бирфильд»

Шестишариковый шарнир с делительными канавками

Дальнейшей эволюцией этого подхода является шестишариковый шарнир типа «Бирфильд» с делительными канавками. Такой шарнир может работать при угле между валами до 45°. Шарниры этого типа имеют высокую долговечность. Основной причиной преждевременного разрушения шарнира является повреждение эластичного защитного чехла. По этой причине автомобили высокой проходимости часто имеют уплотнение в виде стального колпака. Однако это приводит к увеличению габаритов шарнира и ограничивает угол между валами до 40°. Данный тип шарниров широко применяется в карданной передаче передних управляемых и ведущих колес современных автомобилей. Он устанавливается на наружном конце карданного вала; при этом на внутреннем конце необходимо устанавливать шарнир равных угловых скоростей, способный компенсировать изменение длины карданного вала при деформации упругого элемента подвески. Такие функции совмещает в себе универсальный шестишариковый карданный шарнир (тип GKN).

Карданный шарнир тип GKN

Универсальный шестишариковый карданный шарнир GKN :
1 - стопорное кольцо корпуса внутреннего шарнира;
2 - защитное кольцо внутреннего шарнира;
3 - корпус внутреннего шарнира;
4 - упор вала;
5 - стопорное кольцо;
6 - обойма;
7 - шарик;
8 - упорное кольцо;
9 - сепаратор;
10 - наружный хомут;
11 - фиксатор внутреннего шарнира;
12 - защитный чехол;
13 - внутренний хомут;
14 - вал привода колеса;
15 - защитное кольцо наружного шарнира;
16 - корпус наружного шарнира

Осевое перемещение обеспечивается перемещением шариков по продольным канавкам корпуса, при этом, требуемая величина перемещения определяет длину рабочей поверхности, что влияет на размеры шарнира. Максимальный допустимый угол наклона вала в данной конструкции ограничивается 20°. При осевых перемещениях шарики не перекатываются, а скользят, что снижает КПД шарнира.

Карданный шарнир Loebro

Карданный шарнир Loebro :
1- Канавки с углом проточки 15-16°

Шарнир Loebro отличается от GKN тем, что канавки в чашке и кулаке нарезаны под углом 15-16° к образующей цилиндра, а геометрия сепаратора правильная – без конусов и с параллельными наружной и внутренней сторонами. Он меньших размеров, чем другие шестишариковые шарниры, кроме того, сепаратор его менее нагружен, поскольку не выполняет функции смещения шариков кулаков.

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.