Что такое карданный вал в автомобиле и для чего он нужен
Рассматриваем общие положения о функциях карданного вала, а также его компоненты и диагностику неисправностей
Что такое карданный вал
Карданный вал (он же просто «кардан») — это узел, предназначенный для передачи крутящего момента между элементами трансмиссии. Глобально можно выделить два компоновочных местоположения карданного вала для легковых автомобилей. Первое: между коробкой передач и дифференциалом задней оси. Это классическая компоновка «двигатель спереди, задние ведущие колеса». Типичный представитель — заднеприводный седан BMW или Mercedes-Benz. Вторая схема предполагает нахождение кардана между раздаточной коробкой и дифференциалами передней и задней оси. Используется на внедорожниках, имеющих раздаточную коробку — например, Toyota Land Cruiser, Mitsubishi Pajero, УАЗ «Патриот» и подобных. На переднеприводных автомобилях карданного вала нет.
Виды карданных валов
По принципиальному устройству карданные передачи можно разделить на несколько основных типов.
Кардан с шарнирами неравных угловых скоростей (ШНУС). Более известен как кардан с крестовинами. Несмотря на моральное устаревание, до сих пор является наиболее массовым типом карданной передачи в автомобильном транспорте. Основные достоинства заключаются в слабой восприимчивости главных сопрягающих элементов (вилок и крестовин) к пыли, грязи и механическим воздействиям в сложных дорожных условия. Именно ввиду общей выносливости данный тип карданной передачи до сих пор безальтернативен на тяжелой технике. Серьезным недостатком карданного вала на крестовинах является неравномерность вращения. Как видно из названия, скорость вращения такого кардана нелинейна: за один оборот ведущей вилки, ведомая вилка дважды ускоряется и замедляется. Такая особенность определяет относительно небольшой средний угол комфортной работы крестовинного карданного вала: порядка 15-18 градусов. В противном случае узел будет испытывать повышенную нагрузку, что приведет, помимо дискомфорта от вибраций, к резкому снижению ресурса.
Кардан с шарнирами равных угловых скоростей (ШРУС). Более современная и технически выгодная схема сопряжения деталей в карданной передаче. Вместо вилок и крестовин применяется шариковый шарнир — наподобие того, что давно прижился в приводных валах управляемых колес. В отличие от своего более старого «родственника»-крестовины, шарнир равных угловых скоростей обеспечивает синхронное вращение ведущего и ведомого валов. При этом максимально допустимый рабочий угол, по сравнению с классическим карданным валом на крестовинах, ощутимо выше: до 50 градусов. В минусы можно записать уязвимость резинового пыльника, защищающего подвижное сочленение ШРУСа. Впрочем, в современных качественных решениях данная проблема по большей части устранена. Вместо открытой «гармошки»-пыльника все чаще применяется герметичная резинометаллическая обойма, обрамляющая шарнир. С одной стороны, она предохраняет ШРУС от воздействия воды и абразива, а с другой, куда более устойчива к механическим воздействиям, чем обычный конусный резиновый пыльник. В качестве второго аргумента в пользу классики можно привести фактор неравномерности распределения нагрузки внутри шарикового шарнира, в отличие от крестовины. Что формирует сферу применения ШРУСовых карданов как более «гражданскую».