Что такое внешний шрус

Что такое ШРУС в автомобиле

Всего несколько десятков лет назад большинство водителей не имели представление о такой детали автомобиля как ШРУС. Что это такое, в настоящее время приходится выяснять владельцам передне- и полноприводных ТС, поскольку при выходе узла из строя его приходится менять. Поломка детали происходит вследствие износа или по вине водителей, увлекающихся экстремальной, неадекватной ездой и недостаточно внимательно относящихся к состоянию своего автомобиля.

Что такое ШРУС в машине

Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) – подвижная деталь ходовой переднеприводных и полноприводных автомобилей. Однозначной версии истории разработки детали и первой установки её в автомобиля нет. Вероятнее всего, первый подобный механизм сконструировал и запатентовал А. Рцепп в 20-х годах прошлого века. Широкое распространение узел автоподвески получил в середине 20-го века.

Изобретение ШРУСа позволило решить следующие проблемы:

• Преодолеть неравномерность передачи вращения колеса;
• Снять вибрацию;
• Нивелировать перегрузки на шестерни и валы во время движения ТС.

Общий вид ШРУСа в автомобиле

ШРУС позволил передавать крутящий момент на управляемые колёса без потери мощности. В современном автомобилестроении гомо-кинетические шарниры устанавливают на всех переднеприводных и некоторых моделях полноприводных автомобилей.

Это важно! Качественный ШРУС отличается повышенным ресурсом: при своевременных профилактических мероприятиях производители гарантируют равенство срока службы детали периоду эксплуатации автомобиля. Бережная езда позволяет использовать конструкцию длительный срок без замены.

Для чего нужен

В сленге автомобилистов узел именуют «граната», поскольку он по форме похож на этот боеприпас. ШРУС – деталь подвески машины, обеспечивающая энергию вращения и позволяющая управлять поворотом колёс до 70 градусов. Шарниры передают крутящий момент на ведущие колёса, что позволяет вращать их и одновременно управлять.

Граната обеспечивает поворот колёс транспортного средства на 70 градусов

На колесе присутствует два ШРУСА: внутренний и внешний. Одновременная работа двух шарниров позволяет колёсам беспрепятственно вращаться, независимо от вертикального отклонения полуоси, поворотов, развала-схождения. Прямые канавки внутренних шарниров обеспечивают перемещение деталей вдоль оси, что компенсирует вибрации двигателя и колебания передней подвески. Радиусные канавки внешних увеличивают угол поворота ШРУСа и соединённого с ним колеса.

Разновидности

Конструкторами разработано 4 разновидности шарнира.

Кулачковые

Включают в себя пару фасонных дисков и вилок. Увеличенная площадь сцепления деталей позволяет этому виду выдерживать повышенные нагрузки. Авто с кулачковыми ШРУСами передвигается исключительно на средних скоростях.

Детали кулачкового ШРУСа

Трипоидные

Основная часть данной разновидности – трёхлучевая вилка, помещённая в корпус. На каждом луче находятся ролики, вращающиеся на игольчатых подшипниках. Вилка напрессована на шлицы вала, соединённого с КПП. На внутренней части корпуса ШРУСА нанесены канавки, обеспечивающие поворот детали. Трипоидные шарниры делятся на универсальные и жёсткие. Универсальные применяются как внутренние ШРУСы, жёсткие – как внешние, поскольку обеспечивают передачу под большим углом.

Трипоидные шарниры в разобранном состоянии

Шариковые

Наиболее распространённая модель, состоящая из корпуса, сепаратора, обоймы и шариков. Перемещаясь по канавкам, шарики передают колёсам крутящий момент.

Шариковые гранаты включают в себя 6 металлических шариков одинакового диаметра

Карданные спаренные

Состоят из пары карданных шарниров, выравнивающих движение друг друга.

Карданные спаренные шарниры не пользуются популярностью из-за сложности

Из чего состоит ШРУС

Конструкция ШРУСа зависит от его разновидности. В основе всех видов лежат корпус и обойма. Внутри основных элементов конструкции нанесены канавки для движения шариков, жёстко соединяющих части детали.

Наружный ШРУС передаёт крутящий момент под различными углами без потерь. Менее подвижный (с углом поворота 20 градусов) внутренний шарнир. Внутренний ШРУС – трипоид с роликами на подшипниках, которые движутся по канавкам в ответном стакане. Он компенсирует ход подвески и обеспечивает неразрывность вала.

Основные узлы ШРУСа

Принцип работы детали:

• Число канавок внутренней обоймы совпадает с количеством подшипников в ней;
• Кулак и корпус разделены подшипниками, удерживающими сепаратор;
• Подшипники двигаются по большому диаметру корпуса и по меньшему кулака;
• Вследствие этого возникает вращательный момент, транспортирующийся на внутреннюю обойму и ведомый вал;
• При смене угла между полуосями подшипники передвигаются по внутренним канавкам и передают крутящий момент.

Причины и признаки поломки гранаты

Качественный ШРУС – долговечная и надёжная деталь ходовой автомобиля, но только при соблюдении правил эксплуатации. Неблагоприятное воздействие внешних факторов призваны устранить специальные пыльники, которыми защищены узлы: они предохраняют ШРУСы от попадания грязи, пыли и влаги.

Работа детали в большой мере зависит от состояния пыльников. Малейшее их повреждение при езде по плохим дорогам с многочисленными ямами заканчивается попаданием внутрь ШРУСа загрязнений. Под воздействием грязи и влаги внутренняя смазка шарниров приходит в негодность, вследствие чего возникает повышенное трение, что приводит к поломке детали.

Другая причина проблем с деталью – неграмотное, экстремальное вождение автомобиля. Резкие старты с вывернутыми колёсами или пробуксовками, другие повышенные нагрузки на ходовую заставляют шарниры трудиться на пределе возможностей. В группу риска входят автомобили с «разогнанными» моторами. Стандартные приводы не рассчитаны на передачу дополнительного крутящего момента, поэтому срок их службы резко сокращается.

Самая уязвимая часть гранаты — пыльник

ШРУС может быстро сломаться по вине производителя автомобиля. Использование некачественного металла или нарушение технологии производства резко снижает качество детали. Автовладелец не в силах повлиять на работу шарнира, поскольку вина за его поломку полностью лежит на производителе машины.

Понять, что ШРУС неисправен, можно по следующим признакам:

1. Хруст при поворотах. Хрустеть узел начинает по причине попадания внутрь грязи и удаления из его соединений смазки.
2. Рывки в начале движения, ускорения или замедления автомобиля.
3. Вибрация на скорости, особенно на поворотах.

Методы диагностики

Характерный признак проблем с работой механизма – повреждения пыльника. Если на защите обнаружены трещины даже небольшого размера или ослабление хомутов, стоит проверить состояние узла. Опытные автовладельцы и мастера советуют проверять состояние пыльников после каждых 5–7 тысяч пробега.

Специалисты рекомендуют самостоятельно воспользоваться одним из следующих методов диагностики неисправности:

1. Машину ставят на подъёмник и включают первую скорость. Неисправный шарнир сразу издаст характерный хруст.
2. Выворачивают рулевое колесо до упора, запускают мотор и трогаются. Хруст может появиться в начале набора скорости.
3. Слушают звуки при езде по неровностям или наборе скорости.
4. Явный признак неисправности шарнира – увеличенный люфт. Чтобы проверить состояние детали, берутся за внутренний шарнир на выходе привода наружного и качают его: люфт от полутора десятков миллиметров свидетельствует о поломке детали.

Своевременная диагностика поможет избежать проблем с автомобилем

Это важно! Проверку ШРУСов на предмет появления хруста желательно проводить раз в 3–4 месяца. Контролировать состояние пыльников и крепление хомутов нужно после каждой поездки по сильно пересечённой местности.

Устранение неисправности

Обнаружение даже небольших дефектов пыльника свидетельствует о наполнении шарнира грязью и недостатке смазки. Эксплуатировать ШРУС в подобном состоянии нельзя, поэтому необходимо снять пыльник и наполнить шарниры новой смазкой.

Перед внесением свежей смазки деталь разбирают, тщательно очищают, полностью удаляют грязь. Затем детали механизма промывают бензином, просушивают и наносят новую смазку. Для внутреннего шарнира используют 100–110 граммов смазки, для наружного достаточно 70–80 граммов. ШРУС устанавливают на колесо и закрывают пыльником.

Специалисты рекомендуют после смазки шарнира устанавливать новые, оригинальные пыльники, поскольку старые детали теряют эластичность и могут потрескаться через непродолжительный срок. Неоригинальные пыльники неидеально прилегают в местах крепления, поэтому в зазоры быстро набьётся новая порция пыли и воды.

Устранить неисправность можно своими руками

Важное условие успешной эксплуатации ШРУСов – выбор качественной смазки. Специалисты советуют отдавать предпочтение составам на основе дисульфида молибдена, которые минимизируют трение в узлах и эффективно защищают их от коррозии, а также оказывают минимальное разрушающее действие на пыльник.

Это важно! Противопоказано использовать для ШРУСа графитную смазку. Она не может защитить деталь от повышенных нагрузок, поэтому приводит к её ускоренному износу.

Что будет, если не менять ШРУС

Эксплуатировать машину с проблемами в ШРУСе возможно, если небольшой хруст раздаётся на поворотах: достаточно заменить повреждённые пыльники и обновить смазку детали. При передвижении на машине со слегка повреждённым шарниром необходимо снижать скорость на поворотах.

Если наблюдается вибрация при наборе скорости и хруст слышен даже при движении прямо, ШРУС необходимо срочно менять. Неисправный ШРУС может полностью выйти из строя, и колесо внезапно заклинит. Если это произойдёт на высокой скорости, можно ожидать самых печальных последствий.

Это важно! На некоторых моделях ТС значительный износ или поломка трипоидного ШРУСа вызывает заброс иголок подшипников в картер коробки передач, откуда они вместе с маслом поднимаются и перемалываются шестернями. Ремонт такого двигателя по стоимости практически равен покупке нового автомобиля.

Видео: что может быть, если во время не поменять пыльник ШРУСа

ШРУС – одна из основных деталей ходовой передне- и полноприводного автомобиля, и от её состояния зависят комфорт и безопасность езды. При возникновении признаков поломки шарнира не стоит откладывать диагностику и ремонт – иначе «вылечить» привод вряд ли удастся.

Шрус (шарнир равных угловых скоростей) — важная деталь автомобиля

Важнейшей деталью любого транспортного средства является шрус – элемент, обеспечивающий передачу полуоси привода угловой скорости, благодаря чему его функционирование не прерывается во время поворотов.

Так как этот комплектующий элемент нуждается в защите, его устанавливают вместе с пыльником, обработанным специальной смазкой, заметно продлевающей срок службы и улучшающей эксплуатационные характеристики. О том, что представляет собой шрус, каковы его разновидности и назначение, пойдет речь в нашем сегодняшнем материале.

Что такое шарнир равных угловых скоростей

Шрус, именуемый также «гранатой», расшифровывается как шарнир равных угловых скоростей. Он является незаменимым элементом трансмиссии, бывает нескольких разновидностей как конструкционной с точки зрения, так и в плане места установки.

Шрус необходим для обеспечения равномерной передачи крутящего момента к тем колесам, которые являются ведущими, во время их поворота на 70 градусов по отношению к оси. Детали устанавливают на машинах с независимой подвеской.

Дело в том, что над решением проблемы с передачей крутящего момента от мотора на колеса конструкторы работали достаточно долго, эта задача оказалась не такой простой, как думалось изначально.

Так была придумана трансмиссия, но даже при ее наличии колеса являются в определенной степени независимыми деталями, к кузову авто они крепятся независимо, характеризуясь также независимостью от КПП.

Когда речь идет о заднеприводных транспортных средствах, вопрос решается посредством использования карданного вала, а вот с переднеприводными машинами дела обстоят иначе. Понадобились иные детали, которые могли бы обеспечить передачу вращательных движений на колеса, подпрыгивающие по отношению к кузовной части.

Проблема заключается в том, что обычный кардан не способен гарантировать постоянную угловую скорость ведомого вала, который устанавливается под углом. Возникали рывки, крутящий момент передавался неравномерно.

Сюда прибавилась еще и необходимость обеспечения точной передачи крутящего момента при повороте колес под углом до 70-ти градусов. Важно было, чтобы решение стало максимально надежным, ведь речь идет о детали, которая регулярно подвергается высоким нагрузкам.

Назначение шруса

Как уже говорилось выше, назначение данной детали сводится к передаче крутящего момента от силовой установки транспортного средства на ведущие колеса с сохранением их возможности поворачиваться под нужным углом и в соответствии с поворотом рулевого колеса. Благодаря особенностям конструкции деталь способствует передаче вращательных движений между полуосями под углом до 70-ти градусов.

Впервые шрус придумали давно, в теории его описали еще в 20-х годах 20-го века, сделал это знаменитый инженер Рцеппа, деталь так и назвали – шарниром Рцеппа.

Но тогда дальше теории дело не пошло, изобретение не получило практической реализации. На практике шрус начали использовать гораздо позже, в начале 60-х годов, первопроходцами в этом плане стали машиностроители из Японии.

Разновидности — наружные и внутренние

Если говорить о конструкции, то шрусы бывают нескольких типов, причем, чаще всего используются детали шарикового типа, получившие название трипода или трехшипа. Чтобы вращательный момент передавался надлежащим образом, обязательно наличие 2-х шарниров – шруса внутреннего и наружного.

Первый входит в коробку передач, а второй, то есть наружный, вставляется в ступицу колеса, являющегося ведущим. Для соединения шарниров между собой используется вал. Внутренний шарнир возмещает осевое перемещение привода, тогда как основная задача внешнего – обеспечивать стабильную передачу крутящего момента при разных углах полуосей.

По состоянию на сегодняшний день существует 4 типа деталей, ставших темой нашего разговора:

• сухариковые;
• трипоидные;
• карданные спаренные;
• шариковые.

Сухариковые устанавливаются преимущественно на грузовых автомобилях, а также на крупногабаритной спецтехнике, используемой в сложных условиях эксплуатации. Трипоидные являются обязательными элементами внутренних конструкций, главная их особенность – внушительное осевое перемещение.

Карданные спаренные используются редко, так как они сложны в плане устройства и практически не подлежат ремонту. Шариковые получили наиболее широкое распространение, именно этот тип шрусов устанавливают на автомобили с передним приводом.

Кулачковые шрусы

Кулачковые шарниры, именуемые также сухариковыми, как уже говорилось выше, используются преимущественно на грузовой технике. Они состоят фактически из 4-х частей – вилок (2 шт.) и фасонные диски (2 шт.). Вилки отличаются большим размером, они призваны выдерживать огромные нагрузки и отлично справляются с этой задачей.

Трипоидные

Такие детали нашли свое применение в легковом и коммерческом транспорте. Вместо шариков в них используются вращающиеся ролики, рабочая поверхность которых выполнена в форме сферы.

Шариковые

Эта разновидность получила наиболее широкое распространение. Прототип шарнира был разработан Альфредом Рцеппой в начале 20-го века, с тех пор конструкция практически не изменилась, она представляет собой 6 шариков, работающих по канавкам полукруглого сечения. Преимуществом такого узла является его компактность, износостойкость (необходимость замены шруса возникает не ранее, чем через 200 тыс. км), способность выполнять свои функции при углах до 40 градусов.

Карданные спаренные

Еще один тип шрусов, в которых для компенсации неравномерности передачи угловой скорости первого кардана внедрили второй кардан. Важно, чтобы угол между осями этих двух валов не был больше, чем 20 градусов, в противном случае возникнут вибрации, нагрузка возрастет, деталь может выйти из строя. Как правило, спаренные карданные шарниры используются в крупной дорожной технике.

Причины и признаки поломки шруса

К наиболее распространенным признакам выхода из строя переднего шруса, равно как и других аналогичных деталей, относится следующее:

• агрессивная манера вождения;
• повреждение пыльников шруса;
• ненадлежащее качество (количество) смазочного материала;
• исчерпание ресурса внутренней обоймы и сепаратора.

Как правило, преждевременный износ шруса связан с разгерметизацией защитного чехла либо с тем, что хомуты крепления расшатались и заметно ослабли. Через образовавшиеся, таким образом, пустоты и трещины в узел поступает пыль, грязь и лишняя влага, образуется некое подобие жижи, которая влияет на деталь самым что ни есть агрессивным образом, способствуя ее оперативному износу.

Признаки неисправности шрусов:

1. При повороте ведущих колес появляется хруст, усиливающийся, когда эти колеса выворачиваются в крайнее положение.
2. Машина разгоняется неравномерно, с рывками.
3. На вывешенном колесе в шарнире появляется люфт.

Устранение неисправности

Прежде чем приступать к устранению неисправности, необходимо определить, какой именно шарнир является проблемным. Для этого можно использовать метод, описанный ниже.

Следует поднять машину на домкрат и проверить все 4 шарнира. Процесс проверки состоит в следующем:

• устанавливаем рулевое колесо в средне положение.
• Вывешиваем переднее колесо (любое из них).
• Ставим рычаг КПП в нейтральное положение и запускаем двигатель.
• Выжимаем сцепление, включаем первую передачу, аккуратно отпускаем сцепление. При этом вывешенное колесо приходит в движение.
• Подвергаем шрусы нагрузке, плавно нажимая на педаль тормоза. При этом проблемная деталь должна заявить о себе – появится характерный хруст. Если же обе детали исправны, посторонних звуков не возникнет, а мотор начнет глохнуть.
• Выворачиваем руль влево до максимума. Если неисправна внутренняя деталь, она по-прежнему будет хрустеть. Если проблемы наблюдаются во внешнем шарнире, звук усилится.

Таким же образом проверяем и правые шарниры, но в этом случае руль выворачиваем в правую сторону.

Как решить проблему

Определив, какая именно деталь неисправна, ее нужно снять, разобрать, хорошенько промыть и внимательно осмотреть. При наличии видимых повреждений, дефектов и люфтов придется купить новый шрус, так как ремонт в данном случае невозможен. Причем, одновременно с установкой новой детали придется выполнить также замену пыльника шруса.

А вот когда шарнир в порядке, целостность не нарушена, его после промывки необходимо покрыть смазкой шруса и установить на прежнее место. К слову: новую деталь также необходимо набить смазкой, поместив ее и под пыльник.

Смазка подвижной части шарниров является обязательным условием их эффективной работы. Согласно общепринятым стандартам, при сборке детали для внутреннего шруса необходимо использовать около 100 гр. смазки, на внешний ее идет немного меньше.

Выводы

Из описанного выше становится понятно, что шрусы являются незаменимым конструктивным элементом транспортного средства. Последствия эксплуатации автомобиля с вышедшей из строя деталью могут быть плачевными – высок риск заклинивания колес и, как следствие – создания аварийной ситуации на дороге.

Замена шарниров – удовольствие весьма дорогостоящее, однако ее необходимо выполнять вовремя, ведь если этот конструктивный элемент разрушится, его остатки могут попасть в КПП, что повлечет за собой необходимость ремонта уже двух недешевых узлов.

Устройство ШРУСа, принцип работы и почему ШРУС хрустит?

Устройство ШРУСа, как определить какая граната хрустит

ШРУС, шарнир равных угловых скоростей или гомокинетический шарнир — устройство, пришедшее на смену карданному шарниру и предназначающееся для передачи крутящего момента при больших, до 70°, углах поворота колес. В среде автомобилистов механизм получил название «граната». Причина этому — внешнее сходство с боеприпасом.

Сегодня гомокинетические шарниры используются на машинах, оборудованных передним приводом, а также на полноприводных ТС. Применение устройства на автомобилях с задними ведущими колесами — редкость. Однако подобные экземпляры существуют. Продаются и комплекты, позволяющие заменить ШРУСОМ крестовину карданного вала на отечественной «классике».
» alt=»»>
На одном колесном приводе имеется два шарнира — внешний и внутренний. ШРУС привода наружный не имеет существенных отличий от внутреннего. Подобная конструкция позволяет добиться хорошего выворота колес без потерь в мощности и работы шарнира «на износ».

Сегодня ШРУС является основным и хорошо изученным способом передачи момента при повернутых колесах.

Диагностика этого элемента производится любым автосервисом. Однако ремонту узел не подлежит. При его неисправности требуется полная замена шарнира.

1. Виды ШРУСов
2. Почему хрустит ШРУС
3. Как эксплуатировать авто с хрустящей «гранатой»

Виды ШРУСов

За время существования устройство внутреннего ШРУСа и его наружной разновидности несколько раз видоизменялось. Прежние модели шарнира оставались в ходу наряду с новыми разработками. Сегодня известно 4 основных конструкции шарнира.

1. Кулачковые (сухариковые). Состоят из 2-х фасонных дисков и аналогичного количества вилок. За счет большой площади сцепления способны выдерживать интенсивные нагрузки, однако не лишены существенных конструктивных недостатков. На автомобилях, оснащенных кулачковыми шарнирами, можно ездить только на небольших скоростях. В противном случае узел греется и выходит из строя. Сухариковый тип устройства распространен на грузовом транспорте.
2. Трипод. Этот вид шарнира состоит из 3-х роликов, которые помещены в специальную чащу. Передача углового момента происходит за счет смещения роликов. Такие виды ШРУСов используются для малогабаритных автомобилей. На триподе ездят некоторые легковые авто и машины, не предназначенные для перевозки тяжелых грузов.
3. Карданные спаренные. По сути, представляют собой пару карданных шарниров, за счет взаимного вращения выравнивающие скорость работы друг друга. Такие конструкции активно использовались в американском автомобилестроении 20-х годов прошлого века. Сегодня спаренными шарнирами оснащают некоторые модели строительной техники и тракторов.
4. Шариковые. Эта модель узла является самой распространенной. Шарнир состоит из корпуса, сепаратора, обоймы и 6 шариков. Последние перемещаются по косым канавкам на внутренней поверхности наружной обоймы, чем обеспечивают передачу момента.

Существуют и промежуточные модели узла: четырехшариковые, жесткие триподы. Однако они не имеют широкого распространения, так как являются не слишком надежными и совершенными.

Почему хрустит ШРУС

В процессе эксплуатации автомобиля водитель порой слышит слабый хруст — хрустит граната. Обычно это становится заметным при повороте колес на максимальный угол.

Почему хрустит ШРУС? Что делать в такой ситуации?

Хруст является свидетельством неисправности узла. Изначально появляясь только при вывернутых колесах, позднее он начинает возникать и при прямолинейном движении. Посторонние звуки, издаваемые шарниром, требуют его замены.

Узнать, какой ШРУС хрустит, просто. Достаточно оставить снаружи помощника, выкрутить колеса и медленно тронуться. Оставшийся на улице человек будет отчетливо слышать, откуда доносятся звуки.

Если диагностика производится самостоятельно, следует вывесить передние колеса авто и осмотреть пыльники. Хрустящую гранату можно выявить по их повреждению.

Дело в том, что причиной хруста обычно становится пыль и песчинки, попавшие в шарнир через разрывы резинового колпака. Также в неисправности можно заподозрить узел, на котором был выявлен больший, чем на всех остальных шарнирах, люфт.

Как эксплуатировать авто с хрустящей «гранатой»

Многих автомобилистов волнует вопрос о том, сколько можно ездить с неисправным ШРУСом. Если поломка проявляется только в поворотах, эксплуатировать узел можно довольно долго. Важным условием его «реанимации» является замена смазки и пыльника.

При выполнении поворотов следует придерживаться невысокую скорости. Если сломан внутренний ШРУС, для его окончательного выхода из строя понадобится больше времени, чем в случае с наружным.
» alt=»»>
Когда посторонние звуки возникают при езде прямо или не исчезают вовсе, замену узла нельзя откладывать. Подобный шарнир может окончательно сломаться в любой момент. Это сделает дальнейшее движение невозможным.

Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС)

Шарнир равных угловых скоростей (сокращенно ШРУС или «граната» – это одно и то же) – такое название одного из элементов трансмиссии автомобиля часто можно услышать на автосервисных предприятиях и в мастерских, но далеко не все автомобилисты представляют себе, что это такое и какие последствия может вызвать неисправность этого узла.

Существует несколько видов шарниров равных угловых скоростей, отличающихся друг от друга не только конструкцией, но и местами их использования.

В рамках данной статьи мы рассмотрим следующие вопросы:

• Для чего в автомобиле нужен ШРУС и где он находится?
• Виды шарниров равных угловых скоростей, как они устроены и работают?
• Как проверить ШРУС на исправность, и каковы внешние проявления неисправности этого узла и последствия его выхода из строя?

Что такое ШРУС и зачем он нужен в автомобиле

Шарнир равных угловых скоростей (ШРУС) – это механизм, обеспечивающий равномерную передачу крутящего момента к ведущим колесам при их повороте на угол до 70° относительно оси. Используются такие шарниры на автомобилях с независимой подвеской в конструкции привода управляемых колёс.

Задача передачи крутящего момента от двигателя к колёсам оказалась в техническом плане не такой уж простой и потребовала от автоконструкторов создания трансмиссии. При этом колеса «живут» в машине своей жизнью и крепятся к кузову независимо по отношению к коробке передач.

Для заднеприводных автомобилей вопрос решился использованием в конструкции кардана. А вот для переднеприводных автомобилей потребовались иные устройства, обеспечивающие передачу вращательного движения к «подпрыгивающим» относительно кузова колесам.

Дело в том, что обычный кардан с крестовиной, при вращении с постоянной угловой скоростью ведущего вала, не в состоянии обеспечить постоянную угловую скорость расположенного под углом вала ведомого. А дополнительные рывки и торможения при передаче крутящего момента от двигателя к колёсам автомобиля абсолютно неуместны.

Технические приёмы, обеспечивающие компенсацию такой неравномерности угловых скоростей, оказались эффективными до углов между осями ведущего и ведомого колес не более 20⁰.

В то же время для переднеприводных автомобилей требовалось обеспечить передачу крутящего момента без «искажений» при углах поворота колёс до 70⁰, причём такая передача должна была быть ещё и очень надежной, ведь узел подвергается высоким нагрузкам.

Теоретическое решение – ШРУС, было найдено давно: устройство запатентовано еще в 20-х годах прошлого века инженером А.Рцеппой (шарнир Рцеппа), а для его практической реализации потребовалось почти 40 лет (Япония, 1963 г.).

Конструктивно один из распространённых вариантов ШРУС выглядит следующим образом.

Ведущий вал посредством шлицевого соединения приводит в движение внутреннюю обойму, на рабочей стороне которой выполнены шесть канавок. На внешней обойме шарнира (соединённой с ведомым валом) также выполнено шесть канавок. А обоймы связаны между собой через шарики, расположенные в вырезах сепаратора.

Подобная конструкция обеспечивает (в отличие от простой карданной передачи) равенство мгновенных угловых скоростей ведущего и ведомого валов.

Виды шарниров равных угловых скоростей

Шариковые варианты конструкции ШРУС, хотя и наиболее распространены в легковом автомобилестроении, оказались не единственно возможными.

Шариковый ШРУС

Практическое применение для легковых и лёгких коммерческих автомобилей нашли триподные ШРУСы, в которых роль шариков выполняют вращающиеся ролики со сферической рабочей поверхностью.

Трипоидный ШРУС

Для грузовой техники распространение получили кулачковые (сухариковые) шарниры типа «Тракта», состоящие из двух вилок и двух фасонных дисков. Вилки в таких конструкциях достаточно массивные и способны выдерживать большие нагрузки (что и объясняет область их использования).

Кулачковый (сухариковый) ШРУС

Необходимо упомянуть и ещё один вариант ШРУС – спаренные карданные. В них неравномерность передачи угловой скорости первого кардана компенсируется вторым карданом.

Спаренный карданный ШРУС

Как уже упоминалось выше, угол между осями двух валов не должен в этом случае превышать 20⁰ (иначе появляются повышенные нагрузки и вибрации), что ограничивает область использования такой конструкции в основном строительной и дорожной техникой.

Внутренние и наружные ШРУСы

Помимо различий в конструктивном исполнении, ШРУСЫ разделяются по месту их установки на наружные и внутренние.

Внутренний ШРУС соединяет коробку передач с полуосью, а наружный ШРУС – полуось со ступицей колеса. Вместе с приводным валом оба этих шарнира составляют привод автомобиля.

Наиболее распространённый тип наружного шарнира – шариковый. Внутренний ШРУС не столько обеспечивает большой угол между валами, сколько компенсирует перемещения приводного вала при движении его относительно подвески. Поэтому часто в качестве внутреннего шарнира в легковых автомобилях используется триподный узел.

Необходимое условие нормальной работы ШРУСов – смазка движущихся частей шарнира. Герметичность рабочего пространства, в котором находится смазка, обеспечивают пыльники, предотвращающие попадание на рабочие поверхности абразивных частиц. С учётом высокой нагруженности деталей, в них используются только специально разработанные для таких узлов виды смазок.

Как определить неисправность ШРУС

Срок службы ШРУСов в современных автомобилях при правильной эксплуатации практически сопоставим с ресурсом самой машины, хотя условия работы наружных и внутренних шарниров существенно отличаются (наружные узлы более нагружены, так как воспринимают воздействия непосредственно от колёс).

Заводской брак редко является причиной поломки ШРУСА, а вот эксплуатационный характер отказа встречается куда чаще. Прежде всего, это может быть банальное повреждение пыльника, и, как следствие, попадание в смазку шарнира влаги, пыли и грязи с содержанием абразива.

Именно поэтому периодический визуальный осмотр целостности пыльников обязателен при периодическом обслуживании автомобиля. Замасленная деталь или следы смазки, разбрызганные по колесу – явное свидетельство необходимости замены пыльника (если только отказ не перешел в более тяжёлую стадию).

Другая частая причина отказа – агрессивный характер вождения, особенно с вывернутыми до упора колёсами. При таком стиле вождения шарниры испытывают запредельные нагрузки, неизбежно приводящие к отказу. К похожему результату можно прийти при частой езде по разбитым дорогам.

Для наружных и внутренних ШРУСов внешние признаки неисправности несколько отличаются из-за разных условий эксплуатации и определяются (помимо состояния пыльников) в основном «на звук» и наличие люфтов.

Высоко нагруженные наружные шарниры на ранних стадиях отказа издают звук похожий на свист полностью изношенных тормозных колодок. Дополнительно состояние узла проверяется на ровной дороге: при резком трогании с места с вывернутыми колёсами. Появление характерных толчков или щелчков свидетельствует о неисправности шарнира. Полезно в этом случае сразу осмотреть пыльники (тем более что для этого не требуется поднимать машину).

Если в начале движения слышен хруст – это свидетельство необходимости безотлагательных мер по замене наружного ШРУСа. Характер звука при этом весьма специфический: его трудно спутать с другими звуками, и раздаётся он с той стороны, с которой произошла поломка.

Определить какой из внутренних ШРУСов неисправен – внутренний правый или внутренний левый – несколько сложнее.

1. Для этого автомобиль вывешивается на подъёмнике, и тем самым добиваются максимального угла шарнира (между приводным валом и поверхностью земли).
2. Двигатель запускается, и при включённой передаче прослушивают узел на посторонние звуки. Хруст слева или справа свидетельствует о поломке соответствующего шарнира.
3. Кроме этого проверяется люфт приводного вала между наружным и внутренним шарнирами. При исправных шарнирах люфт отсутствует.

Если нет возможности установить машину на подъемник, выбирают участок дороги с ямами и рытвинами, и аккуратно въезжая в них колёсами с разных сторон (фактически вывешивая автомобиль с соответствующей стороны) выявляют посторонние шумы (хруст).

Последствия эксплуатации автомобиля с неисправными ШРУСами, особенно на стадии уже выявленного хруста, могут быть весьма тяжёлыми, ведь хруст сигнализирует о возможности скорого внезапного разрушения шарнира. В свою очередь это может привести к заклиниванию колёс и созданию аварийной ситуации на дороге.

Замена ШРУСов обходится не дёшево: узлы оригинальных приводов достаточно сложные механизмы изготовленные из специальных материалов. А в запущенных случаях разрушение внутреннего ШРУСа может привести к попаданию остатков игольчатых подшипников в картер коробки передач и необратимым повреждениям уже самой коробки.

Видео: как проверить внутренний и наружный ШРУСы на исправность

Что такое ШРУС в автомобиле: принцип работы, устройство, возможные поломки

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.

Устройство шарнира равных угловых скоростей

Положение силового агрегата относительно кузова практически неизменно. Небольшие отклонения за счёт упругости подушек можно в счёт не принимать, а вот ответная часть — ступица ведущего, да ещё при этом и управляемого колеса, испытывает целый ряд перемещений.

Приводной вал состоит из металлического стержня, сплошного или полого внутри, заканчивающегося шлицевыми соединениями, на которые надеты два шарнира. Каждый из них должен обладать качеством равномерной передачи вращения в расчётном диапазоне углов изгиба вала в целом.

Это и отражено в названии, угловая скорость не должна меняться даже в пределах одного оборота, иначе возникнут колебания момента и вибрации. Оба ШРУС неодинаковы, каждый разработан под специфические функции.

Внутренний

Внутренним считается тот, что расположен со стороны выхода трансмиссии, обычно это коробка передач, внутри которой размещён дифференциал. Внутренний ШРУС своим выступающим шлицованным валом вставляется в одну из полуосевых шестерён дифференциала. Здесь же расположена проточка, по которой работает уплотняющий сальник, герметизирующий масляный картер коробки.

Устроен этот шарнир может быть различными способами, поскольку требования по максимальному углу отклонения вала привода по отношению к оси дифференциала небольшие (обычно это несколько градусов).

За счёт длины привода большой ход колеса вызывает небольшое угловое отклонение вала, хотя на некоторых машинах, например, если коробка обладает значительными размерами или рядом расположен угловой редуктор отбора мощности на задний мост, ставится удлинительный вал, а привод укорачивается. Тогда требования к углам работы внутренних ШРУС ужесточаются.

Отличительной особенностью внутреннего шарнира стала возможность за счёт его внутренних перемещений компенсировать изменение длины всего привода. Поскольку он являет собой гипотенузу треугольника, одним из катетов которого будет ход подвески, то при изменении этого хода длину вала также надо менять.

Это учитывается в конструкции внутреннего ШРУС. Реально на автомобилях можно встретить шариковый или трипоидный шарнир.

Наружный

От наружного изменение длины не требуется, зато его диапазон углов работы значительно шире. Это связано с обеспечением максимального угла поворота колеса, определяющего манёвренность автомобиля в стеснённых условиях.

Современные шарниры настолько совершенны, что переднеприводные машины уже практически превзошли показатели старых заднеприводных автомобилей, где шарниров не было вовсе, а угол поворота ограничивался компоновкой колёсных арок.

Именно по этой причине трипоид здесь никогда не применяется. На больших углах он не является ШРУС, создавая непреодолимые вибрации. Почти везде установлены шестишариковые шарниры, лишь на некоторых тяжёлых вездеходах ставятся кулачковые или карданные ШРУС.

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.

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.

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.