Шарнир равных угловых скоростей: что это такое

Владельцам транспортных средств с передним приводом стоит знать, что такое ШРУС в автомобиле. Данный узел имеет еще несколько жаргонных названий среди бывалых автомобилистов.

Важность установленного узла

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.