Крестовины и ШРУСы - Обимед Рус

Крестовины и ШРУСы

25.04.2022

Передача крутящего момента на заднюю ось в задне- и полноприводных автомобилях обычно осуществляется посредством карданного вала с крестовинами или с использованием шарниров равных угловых скоростей (ШРУС). Именно эти узлы обеспечивают равномерное вращение расположенных под разным углом ведомого и ведущего валов. Каждый из вариантов обладает достоинствами и недостатками, обусловленными особенностями конструкции.

От карданного вала к ШРУС

В трансмиссии первых автомобилей использовалась имевшая более простую и надежную конструкцию карданная передача. Однако проявившиеся недостатки заставляли инженеров искать альтернативные решения. В 1923 году немецкий специалист Карл Вайсс  запатентовал конструкцию, которая считается прародительницей современного ШРУС. Она состояла из пары соединяемых вилок с продольными канавками, в которых перемещались четыре стальных шара. Данный механизм применялся, в частности в «ГАЗ-66» и «ЗИЛ-131». В 1927 году инженер компании Ford Альфред Рцеппа усовершенствовал созданную Вайссом деталь, добавив к ней сферический обойму, сепаратор и два шарика.

До наших дней ШРУС Рцеппа дошел практически в неизменном виде. Совершенствовались главным образом материалы шарнира, качество их обработки, смазки и внешняя защита корпуса, что позволило значительно увеличить плавность работы и срок службы узла. Правда, помимо шарикового появился ещё трипоидный шарнир, представляющий собой крестовину с тремя роликами на игольчатых подшипниках. Наряду со ШРУС продолжают применяться и карданные валы с крестовинами, правда, преимущественно внедорожниках. Возможны и такие варианты, когда детали разных типов применяются совместно: передачу усилия от КПП или раздаточной коробки обеспечивает ШРУС, а с редуктором заднего моста вал соединяется посредством крестовины или наоборот.

Преимущества и недостатки карданного вала и ШРУС

Основное назначение кардана и ШРУС – обеспечивать вращение элементов трансмиссии, расположенных под разными углами по отношению друг к другу и обладающих подвижностью, плавно и с одинаковой скоростью. Эту задачу способны решить обе детали, однако справляются они с ней по-разному.

Особенностью и главным недостатком карданного соединения является ограниченный 30 градусами угол изгиба между валами. Причем чем больше это значение, тем выше нагрузка на узел, а также уровень шума и вибрации, в особенности при повышении числа оборотов. Чтобы сохранить возможность использования кардана, инженерам приходится располагать соединяемые им агрегаты практически на одном уровне, что весьма проблематично для моделей с большим клиренсом, либо использовать промежуточный вал и три крестовины. К преимуществам крестовин можно отнести простоту конструкции, низкую стоимость детали, легкость ремонта, высокую стойкость к внешним воздействиям. Именно поэтому вплоть до недавнего времени классические карданы использовались в автомобилях семейства «Нива» и других моделях, для которых приоритетны высокая проходимость, низкая стоимость и простота ремонта «в поле».

ШРУС обладает качествами, практически полностью противоположными соединению на крестовинах. Деталь способна обеспечить равномерное вращение валов, расположенных под углом до 50 градусов относительно друг друга. При этом даже на близких к максимальным отклонениях вращение будет плавным, без рывков и посторонних звуков. Шариковый шарнир, в отличие от крестовины, не нуждается в периодическом обслуживании. При условии сохранения целостности защитного чехла смазки в нём хватит на весь срок службы. В то же время ШРУС не очень хорошо показывает себя при активной езде по бездорожью. Порванный пыльник и попадание грязи в шарнир может обернуться необходимостью замены достаточно дорогостоящей детали. В отличие от классического карданного вала, где достаточно заменить крестовину, вал со ШРУС часто приходится менять в сборе – производитель просто не выпускает «гранату» для него отдельно.  Частично эту проблему решают дополнительные жесткие кожухи из пластика и даже металла, которые устанавливают некоторые производители. В частности, такое решение применяется в Mitsubishi L200 и Pajero Sport. В то же время, если автомобиль со шрусовым валом эксплуатировать аккуратно, узел служит дольше классической карданной передачи.