Карданний шарнір: характеристики, опис і пристрій

Карданний шарнір представляє собою деталь у складі трансмісії, що забезпечує передачу крутного моменту від двигуна до редуктора моста. Кардан складається з порожнистої тонкостінної труби, на одній стороні якої розміщено шліцьове з'єднання і рухлива вилка, а на іншій – нерухома вилка шарніра. Кількість секцій варіюється в залежності від виду КПП і марки авто. У конструкцію односекційного варіанти входить два наконечника з хрестовинами, центральна частина, а також додаткові деталі:

кріпильні елементи;

прокладки, сальники та інші проміжні ущільнювачі;

ковзна вилка;

подвійний карданний шарнір;

підвісний підшипник.

Призначення

Функції валу не обмежуються передачею крутного моменту, також він виступає в якості опори для деяких деталей автомобілів. Карданний шарнір рульової може мати різні габарити в залежності від моделі автомобіля та його особливостей. Для виготовлення найчастіше використовується сталь. Вона забезпечує максимальну функціональність при невеликих розмірах і масі. Одним з елементів силової частини валу є шарнір, який може мати нерівну і рівну кутову швидкість. Елементи з нерівною швидкістю можуть володіти жорсткій чи пружній конструкцією. Карданний шарнір рівних кутових швидкостей має розділовим спеціалізованим важелем, здвоєною або кулачковою конструкцією, або розділовими канавками.

Крутний момент

На вали і осі, перетинаються під кутом не більше 4-5 градусів передається зусилля від шарнірів з пружним планом. При цьому виникнення деформацій на з'єднувальних деталях сприяє погіршенню якості функціонування та збільшення коливання. Передача крутного моменту від виробів нерівній швидкості і жорсткого плану проводиться послідовно, за допомогою рухомих сполук жорстких елементів. Вони оснащуються двома виделками, мають щільну фіксацію з валом, і отворами циліндричної форми, що використовуються для розміщення хрестовин. Кінці хрестовин, в той час, коли рухається вал і карданні шарніри 1/2 починають погойдуватися в перпендикулярної до площини. Вони необхідні для забезпечення гнучкої, надійною і міцною зв'язку між ведучим мостом і колінчастим валом.


Особливе значення має достатня гнучкість з'єднання, так як вона забезпечує вільне переміщення під час руху транспортного засобу. Хрестові елементи складаються з декількох шипів, стопорних кілець, голчастих підшипників і сальників. Вони відрізняються тривалим періодом експлуатації і рідко виходять з ладу, але на їх конструкцію чинить негативний вплив неякісне дорожнє покриття, при русі по яким збільшуються змінні навантаження. Для збереження функціональності в таких умовах використовуються здвоєні хрестові шарніри. Саме від них залежить обертання пов'язаних валів, які змінюють кут по відношенню один до одного. Найбільший коефіцієнт відзначається при значенні в межах 20°. При більшому параметрі кута обертання на хрестовину припадають серйозні навантаження, також виникають коливання і погіршується баланс валу.

Принцип роботи

Конструкція шліцьового з'єднання кардана має не менше значення. Принцип роботи полягає в наступному. Коробка передач щільно фіксується на внутрішній кузовної частини і приєднується до краю одного вала. На іншій стороні знаходиться редуктор моста, що має з'єднання з підвіскою. Проміжок між двома вузлами розширюється при подоланні нерівних ділянок. Як задньому, так і переднього карданом необхідно розтягнутися, це дія забезпечує шліцьове з'єднання, доповнене ущільнюючим сальником.

Додаткові елементи

Крім цього, в конструкцію входить карданний підшипник підвісного типу. Він відіграє роль допоміжного опорного елемента для валу. Підшипник запобігає обертання деталі і забезпечує її знаходження в необхідному положенні за допомогою кронштейна, покритого мастилом і доповненого ущільнюючими елементами, який кріпиться на кузовної частини. Кількість конструкційних елементів валу визначає число підшипників. Карданний шарнір головок необхідний, в першу чергу, для забезпечення якісного з'єднання ведучого моста і колінвалу. Гнучкість і міцність зв'язку стають найбільш актуальними при зміщенні мосту в процесі руху авто.

Розбалансування

Серед основних порушень в роботі валу найбільшого поширення набула розбалансування. Її виникненню сприяє неякісне закріплення зазорів хрестовин в процесі монтажу та недотримання правил експлуатації. Найчастіше неправильна фіксація зазорів виникає на етапі виробничої збірки. Розбалансування виникає не відразу, спочатку розвивається дисбаланс, який можна визначити за вібрації під час перемикання коробки передач. Вона справляє помітний вплив на кульову конструкцію і сприяє інтенсивному зносу основних елементів системи. Результатом стає погіршення рівноваги автомобіля і збільшення ймовірності дорожньої пригоди. Тому рекомендується дотримуватися правил, проводити систематичний огляд валу, включаючи карданний шарнір і хрестові елементи, здійснювати своєчасний ремонт при виявленні зношених деталей.

Причини стороннього шуму

Досить поширеним явищем стає виникнення стуку при перемиканні передачі, зміну швидкісного режиму і при початку руху. Причиною цього є погіршення надійності сполучної муфти і різьбового з'єднання кріпильних фланцевих елементів. Також приводом може стати пошкоджений карданний шарнір і збільшення встановленого зазору в підшипниках хрестовин і шлицевой конструкції. Хрестовина може сприяти появі скреготу. Щоб запобігти цьому, необхідно регулярно замінювати деталь (в середньому кожні 10 тисяч км), оглядати на наявність мастила і відсутність пошкоджень. Дещо рідше виходить з ладу сальник підвісного підшипника, а шарнір карданного валу набуває більший зазор.

Шліцьові елементи

Навіть при дотриманні умов експлуатації завжди присутня ймовірність зрізання шліц. Цьому сприяє формування люфту в результаті розтягування роздавальної ланцюга. Ланцюг в цей час починає перескакувати по зубах раздатки і формувати високу ударну навантаження на шліцьові елементи раздатки і кардана. Виникнення такої поломки можна визначити по металевому різкого шуму, який доноситься з-під автомобіля. Зрізання шліц можливо як бюджетних, так і на оригінальних елементах, тому необхідно своєчасно міняти деталь для забезпечення повного ходу валу. Карданний шарнір 1/2 під час руху авто здійснює зворотно-поступальні рухи по відношенню до роздатці, цьому сприяє розтягування і зворотне скорочення кузова.

Що потрібно знати

Передчасне зрізання шліц можна запобігти шляхом установки нового кардана з подовженим шліцьовим з'єднанням, але період експлуатації детальної конструкції буде збільшено не більше ніж на 2-3 роки. При цьому залишається незмінною і інша проблема – розтягнута ланцюг роздатки. Саме тому кардан і ланцюг повинні замінюватися одночасно. Також варто звернути увагу на властивості фланця, що знаходиться на роздатці, при виникненні необхідності в ремонті. Особливе значення має діаметр глибини шліц, зовнішній діаметральний розмір, кількість шліцьових з'єднань і загальні габарити.