Сама идея шарнира равных угловых скоростей (ШРУС) известна очень давно. Но особой необходимости применять их в автомобиле не было, а сложность шарниров означала высокую цену. Изменить ситуацию смог лишь массовый перевод серийных автомобилей широкого применения на передний привод.
Преимущества подобной компоновки легко окупали любые мыслимые затраты на внедрение ШРУС в автопромышленности в серьёзных масштабах, а это практически весь существующий рынок легковых автомобилей, кроссоверов и даже лёгких грузовиков.
Зачем в машине нужен ШРУС
Передний привод и поперечное расположение двигателя совершили революцию в автомобилестроении. Можно долго спорить о преимуществах и недостатках различных схем привода для водителей и дорог, но с точки зрения производителей такое сочетание стало безусловным благом:
- компоновка машины обрела дополнительную свободу для конструктора за счёт чёткой локализации силового агрегата и трансмиссии;
- моноблок из двигателя, коробки передач и ведущего редуктора с дифференциалом максимально компактен, обладает хорошей жёсткостью и минимальной массой;
- снимается много проблем, связанных с вибронагруженностью трансмиссии;
- у кузова можно сделать ровный пол, без тоннеля под карданный вал к заднему мосту;
- отсутствие редуктора ведущего заднего моста и полуосей позволяет более плотно упаковать подвеску, обеспечив объёмный и глубокий отсек под багаж;
- пространство для задних пассажиров увеличилось;
- топливные баки стали наращивать объём без ущерба для багажника;
- высвободилось дополнительное место под запасное колесо, а при его отсутствии отсек можно было использовать как добавочный багажный органайзер;
- кажущаяся устойчивость переднеприводной машины на дороге обеспечила прекрасный рекламный эффект, навсегда замаскировавший истинные причины появления массового переднего привода.
При таком количестве влияющих факторов решение проблемы передачи крутящего момента на управляемые колёса стало делом техники. Начали появляться поначалу не очень совершенные, а затем и современные шарнирные валы переднего привода.
Качество поднималось, а цена снижалась, в результате сейчас аналогичные конструкции используются и в заднем приводе, что позволяет значительно усовершенствовать заднюю подвеску.
Подведем итоги
Определившись с тем, что такое шрус в машине и для чего он нужен, водители будут знать, какие последствия несут в себе поломки данного узла. На выход из строя как внешних, так и внутренних деталей указывают типичные признаки, описанные в данной статье. Однако нужно знать, что внешний и внутренний узел отличаются друг от друга. Они испытывают разной величины нагрузки и выполняют разные функции. Лучше всего замену доверить мастерам, знающим свое дело. Самостоятельно заменить шрусы возможно, но для работы потребуются съемники, инструменты и опыт.
| Твитнуть |
Виды и виды конструкций
Вполне возможно создать универсальный шарнир, который перекроет все потребности. Но вопрос цены и прочности иногда заставляет применять компромиссные решения, которые с точки зрения чистой техники несовершенны.
Кулачковые
Такие шарниры состоят из двух фигурных вилок, входящих одна в другую, между которыми расположены вкладыши и диск, передающие вращение без рывков под значительными углами.
При всей примитивности шарнира выполняется он достаточно точно, способен передавать значительные моменты при компактности конструкции, прочен и надёжен. Но потери в нём высоки, что превращается в проблему на высоких скоростях. Поэтому используются кулачковые ШРУС только на тяжёлой тихоходной технике.
Трипоидные
Имеют трёхшиповую конструкцию, а на каждый шип надет игольчатый подшипник со сферической наружной обоймой. Эти обоймы скользят по направляющим канавкам, выполненным изнутри наружного корпуса ШРУС.
Очень прочны, долговечны, терпимы к качеству смазки, но плохо работают при больших отклонениях вала, вызывая вибрации. Поэтому используются обычно на легковых машинах с небольшими ходами подвесок в качестве внутренних ШРУС.
Шариковые
Наиболее распространённые и совершенные конструкции. Шестишариковый ШРУС можно встретить практически на каждом автомобиле, имеющем передний привод, в качестве наружного шарнира.
Шарнир состоит из:
- корпуса, играющего роль наружной обоймы, в которое нарезаны направляющие для связывающих шарнир стальных шариков;
- внутренней обоймы, также обладающей пазами под шарики;
- сепаратора, ограничивающего лишнюю подвижность шариков;
- чехла-пыльника, играющего большую роль в сохранении смазки, чистоте и долговечности всего устройства.
Шарнир прекрасно работает на любых скоростях, имеет высокий КПД и достаточно долговечен. Из недостатков только высокая цена, обусловленная качественными материалами и точностью изготовления.
Карданные
ШРУС на основе карданного шарнира может считаться таковым только если в нём применены две крестовины, развёрнутые относительно друг друга на прямой угол. Тогда неравномерность вращения одной компенсируется работающей в паре.
Конструкция громоздкая, тем не менее часто применялась из-за своей прочности, неприхотливости и ремонтопригодности. В основном на внедорожниках.
История появления
Еще в конце XVII века известный ученый Гук предлагал применять карданный шарнир для вращений между валами. При этом карданный подвес впервые начал использоваться в Древней Греции. Шарнир, подобный тому, что был изобретен несколько веков назад, применяется в автотехнике и по сей день. Основным его недостатком считается неравномерность передачи вращения при возникновении углов между валами. Чем больше угол, тем сильнее вибрация. На практике шарнир для соединения вращающихся валов используется не всегда. Вместо него применяются пружины и муфты.
Карданный шарнир английского ученого присутствует в большинстве автомобилей сегодня. При небольшом угле поворота недостатки шарнира незаметны. Отрицательные моменты стали проявляться с появлением машин с приводом на управляемые колеса.
По другой версии шрусы изобрел ученый Альфред Рцепп. Это произошло в 1927 году. После этого деталь начали называть «шарнир Рцеппа», но со временем стало использоваться слово «граната».
Возможные неисправности шарнира
Почти всегда проблемы со ШРУС связаны с нарушением условий смазки. Заложена она туда на весь срок службы, но только при условии сохранения герметичности чехла, а именно он и является слабым местом шарнира.
Пыльник открыт всем дорожным неприятностям, может быть повреждён или просто дать трещину из-за состарившегося материала. Моментально в шарнир попадёт пыль, вода, смазка превратится в ржавую грязь, а точно выполненные шарики и канавки потеряют свою идеальную форму. Ремонту такой шарнир уже не подлежит.
Возможны и поломки из-за перегруза. Шарниры очень не любят резких ускорений при максимальных углах работы. Особенно если ШРУС уже поработал и приработался под определённые условия. Получив такую экстремальную нагрузку, он начнёт подклинивать, скорее всего лопнет стальной закалённый сепаратор, шарики обретут свободу и ШРУС разрушится.
Естественный износ тоже наступает, но очень нескоро. Если следить за состоянием чехлов и сохранностью смазки, а ещё лучше иногда её менять вместе с пыльником, промывая узел, то ресурс тут будет сравним с двигателем или коробкой передач.
Диагностика
Время от времени «гранаты» способны выходить из строя по ряду причин. Они перечислены выше. Провести самостоятельную диагностику довольно просто.
Поломка в шарнире первое время выдает себя хрустом при сдаче назад и выворачивании руля. Если хруст повторяется постоянно, значит, детали начали выходить из строя. Если проигнорировать симптом, то хруст будет появляться при поворотах и любых незначительных маневрах. Сильные удары при разгоне свидетельствуют о том, что пришло время заменить шрус.
Поняв, за что отвечает в машине шрус, водители начинают внимательнее следить за его состоянием. Выявив проблемную деталь, автовладельцу следует ее разобрать, промыть и визуально осмотреть. Люфты и повреждения говорят о том, что элемент нужно заменить на новый. Не стоит пытаться отшлифовать его, так как это не даст положительного эффекта. Шрусы, как правило, неремонтопригодные.
Если деталь не имеет дефектов, то после промывки нужно дополнить ее смазкой и вставить на место. Для внутренней «гранаты» потребуется 100 гр. смазочного вещества, а для внешней — меньше. Смазку закладывают под пыльник и затягивают хомутами со всех сторон.
Неопытный водитель может допустить ошибку. Меняя шрус впервые, водителю стоит попросить помощи специалиста. В противном случае, некорректный монтаж приведет к преждевременному выходу детали из строя.
Что будет, если не менять неисправный ШРУС
При работе изношенный или повреждённый шарнир будет издавать характерный хруст, переходящий в звонкие стуки при разгоне в повороте или прохождении его на высокой скорости с креном автомобиля.
Это означает, что шарики подклинивают и испытывают пиковые разрушающие нагрузки. Закончится это поломкой и отказом передавать момент на колесо, как говорят, привод срезан.
Момент очень опасный, поскольку произойти это может в повороте, где тяга критически важна, да и оторвавшийся вал привода способен создать большие неприятности, а выскочивший внутренний шарнир лишит коробку герметичности, и она потеряет масло. Без эвакуатора автомобиль передвигаться не сможет.
Советы автовладельцам
Чтобы шрус раньше времени не сломался, необходимо время от времени заезжать в автомастерскую на проверку целостности защитного кожуха. Если на пыльнике имеются какие-либо дефекты, то стоит его заменить вместе со смазывающим веществом.
При возникновении звука хруста, стоит сразу провести проверку шруса. Если заменить пыльник и смазку своевременно, то впоследствии не придется оплачивать дорогостоящий ремонт. Неисправная деталь первое время не спровоцирует каких-либо серьезных последствий, поэтому на ней еще можно ездить. Однако у неисправного шруса есть свойство блокироваться при движении. Это способно привести к смертельной аварии.
Не нужно забывать, что агрессивная манера вождения выводит механизм быстрее, чем положено. Спокойное вождение и регулярная диагностика пыльника заставит деталь проработать долгий срок.
К сожалению, неисправность шруса определить на слух сможет не каждый. Хруст способны издавать и другие элементы ходовой. Чтобы определить место поломки правильно, рекомендуется обращаться к проверенным специалистам.
Принцип работы
Для начала посмотрите видео ролик для общего понимания.
Теперь позвольте рассказать работу по пунктам:
1) Сам корпус ШРУСА, а также нижняя часть имеет продольные канавки, по одной для каждого шарика, то есть всего шесть.
2) Шарики в свою очередь удерживаются сепаратором, они находятся между корпусом и этой нижней частью, то есть они своего рода являются связующим элементом. Они перемещаются по этим продольным канавкам.
3) Усилие передается ведущему валу, к которому прикреплен корпус, далее передается шарикам, они в свою очередь передают нижней части, к которой присоединен ведомый вал.
4) Если автомобиль поворачивает (меняется угол вращения между валами), то шарики перемещаются по канавкам и с такой же силой передают усилие.
Такое строение позволяет установить эти элементы на передние ведущие колеса, которые изменяют свой угол благодаря рулевой рейке.
Подготовка к ремонту
Перед началом проведения работ вам нужно подготовить весь комплект запчастей:
- Непосредственно ШРУС.
- Пыльник ШРУСа.
- Два хомута.
- Смазку на основе графита.
- Гайку ступицы.
Только после этого можно начинать проводить ремонт. Первым делом сливаете из коробки передач масло. Желательно слить все, так будет проще. По факту же достаточно вылить 2/3 от общего объема. В этом случае при вынимании шарнира не прольется масло из отверстий. Устанавливаете под задние колеса упоры. Затем при помощи молотка и подходящей выколотки расконтриваете гайку, выкручиваете ее, поднимаете ремонтируемую сторону и снимаете колесо.
Демонтаж привода
Чтобы снять привод с автомобиля, вам потребуется произвести еще несколько несложных действий:
- Извлеките из наконечника рулевой тяги шплинт, разогнув его при помощи плоскогубцев.
- Ключом на 19 выкрутите гайку. Если она не поддается, обработайте ее проникающей смазкой и повторите попытку через несколько минут.
- Установите съемник на поворотный кулак, вращайте основной болт по часовой стрелке. При необходимости обстукивайте молотком. После нескольких оборотов должен выйти палец из кулака.
- Выкрутите два болта, которыми производится крепеж шаровой опоры к ступице переднего колеса.
- Вот и все практически, осталось только выбить легкими постукиваниями ШРУС передний левый (внутренний), и только после него – внешний.
Определение
ШРУС (Шарнир Равных Угловых Скоростей) – устройство, которое обеспечивает передачу крутящего момента от трансмиссии к ведущим колесам, в отличие от заднего моста (который работает прямолинейно), может обеспечить поворот колес на 70 градусов. У простых водителей известен — под названием «граната», из-за формы похожей на это оружие.
Строение
Как вы поняли, будем рассматривать именно шариковый ШРУС, потому как остальные практически не применяются в строении (не берусь отвечать за все марки). Строение «сухое» элементы конструкции не находятся в масле (как у заднего моста), они лишь имеют небольшую смазку. Может показаться что это устройство сложное – однако все проще, чем кажется на первый взгляд.
У этого узла всего 4 основные детали:
1) Корпус – сделанный в форме сферической чаши, в которую устанавливается ведомый вал.
2) Нижняя часть – сферический кулачок с ведущим валом.
3) Сепаратор – сделанный в форме кольца с отверстиями, где располагаются и удерживаются шарики.
4) Металлические шары – всего в конструкции их шесть, отсюда и название «шариковый».
Такое простое строение обладает высокой плавностью, автомобиль может развивать скорость ровно без каких-либо толчков. Если сравнить с карданным соединением, то там нет такой плавности.
Монтаж привода
Теперь настал ответственный момент – установка собранного привода на автомобиль. В этом нет ничего сложного, достаточно повторить все действия по разборке в обратном порядке. В общих чертах это будет выглядеть так:
- Вставляете внутренний ШРУС (ВАЗ или другой автомобиль, не имеет значения) в коробку передач. Причем он должен войти так, чтобы стопорное кольцо внутри разомкнулось и зафиксировало привод. Также обращайте внимание на то, чтобы совпадали шлицы.
- Теперь необходимо потянуть ступицу вместе со стойкой наружу, чтобы в нее установить внешнюю гранату.
- Фиксируете гайкой внешний ШРУС.
- Двумя болтами притягиваете корпус шаровой опоры к ступице колеса.
- Устанавливаете на место наконечник рулевой тяги и затягиваете гайку. Фиксируете ее шплинтом.
- Устанавливаете колесо и опускаете сторону автомобиля на землю.
- Производите затяжку гайки ступицы ключом на 30. При помощи молотка и зубила фиксируете ее на резьбе.
