Кардан і шрус
Для руху автомобіля крутний момент від двигуна необхідно передати на провідні колеса. Двигун і коробка передач через опори порівняно жорстко кріпляться до кузова, а провідні колеса підвішені за допомогою рухомих і пружних елементів підвіски. Таким чином, при їзді взаємне положення коліс і силового агрегату постійно змінюється. Як же в таких умовах передати крутний момент?
Для вирішення цього завдання використовуються приводні вали з шарнірами. У задньопривідних автомобілях використовуються вали з шарнірами нерівних кутових швидкостей, в передньопривідних - з шарнірами рівних кутових швидкостей. У побуті перші ми називаємо карданом, другі - ШРУС (скорочена назва).
Карданна передача
Карданна передача являє собою дві вилки, з'єднані між собою за допомогою хрестовини. На кінці хрестовини надягають голчасті підшипники. Хрестовина фіксується в вушках вилок за допомогою стопорних кілець. У одинарної карданної передачі кутові швидкості обертання провідною і відомою вилок нерівні. Тому в автомобілях застосовують дві передачі, при цьому нерівномірність обертання першої передачі компенсується нерівномірністю обертання другий.
Дві карданні передачі з'єднуються між собою за допомогою тонкостінного сталевого вала. Одна передача через шліци з'єднується з вихідним валом КПП, друга за допомогою фланця - з ведучою шестірнею головної передачі. Шлицевое з'єднання дозволяє при русі змінювати довжину валу (вал ковзає по шліцах). При великій довжині вала передача сильно вібрує, а підлоговий тунель в кузові доводиться робити занадто високим. Тому в більшості автомобілів застосовується карданна передача з проміжним валом.
Карданна передача забезпечує передачу крутного моменту під кутом не більше 20 градусів. При великих значеннях значно зростає навантаження на шарніри, збільшується нерівномірність обертання і вібрації. Тому такі передачі не придатні для передньопривідних автомобілів, так як в них потрібно передача моменту під кутом більше 20 градусів.
Шарнір рівних кутових швидкостей (ШРУС)
Вихід був знайдений в застосуванні шарнір рівних кутових швидкостей (ШРУС). Крутний момент передається від двигуна на колесо за допомогою двох ШРУСов - внутрішнього і зовнішнього. Зовнішній ШРУС повинен забезпечувати передачу моменту тільки в умовах, що змінюються кутових напрямках, а внутрішній, крім того, і в осьовому напрямку. Таким чином внутрішній ШРУС, змінюючи довжину всієї передачі (аналогічно шліцьового з'єднання в карданної передачі), компенсує переміщення силового агрегату при русі автомобіля.
За всю історію автомобілебудування було сконструйовано не менш десятка видів шарнірів, але в даний час в основному застосовуються два. кульковий ШРУС і ШРУС типу «трипод».
Кульковий шарнір складається з корпусу з зовнішньої обоймою, внутрішньої обойми, шести кульок і сепаратора, який утримує кульки. Кульки розміщені в канавках корпусу і обойми, яка з'єднується з приводним валом шліцьовим з'єднанням. Внутрішні і зовнішні Шруси конструктивно відрізняються: доріжки під кульки у внутрішньому шарнірі - прямі, а в зовнішньому - радісно. Радісно забезпечують більший кут повороту, а прямі дозволяють деталям шарнірів переміщатися в осьовому напрямку, компенсуючи коливання передньої підвіски і силового агрегату.
Кульковий ШРУС вимагає рясної і постійного мастила, не терпить бруду. Герметичність забезпечується гумовими захисними чохлами (пильовиками). Пильовики шарнірів мають форму гофри для того, щоб кожен раз, коли пильовик стискається, розмазана по стінках мастило поверталася назад в шарнір.
Шарніри типу «трипод» також бувають двох видів: жорсткі і універсальні. Перші забезпечують передачу моменту під великими кутами і використовуються в якості зовнішніх. Універсальні працюють при менших кутах, але допускають осьові переміщення - тому їх встановлюють як внутрішні.
Жорсткий шарнір складається з корпусу, сполученого з вхідним валом. У корпусі нерухомо закріплюється трипроменева опора, на кінцях якої встановлено обертові ролики з кульової поверхнею. Всередину корпусу вставлена вилка з вихідним валом, в якій для переміщення по роликам пророблені три паза циліндричного перетину. Торцева поверхня вилки сферична, що дозволило отримати більший робочий кут між сполученими валами.
Універсальний шарнір складається з корпусу, трьох роликів, одягнутих на пальці трипроменевою опори, напресованими на шліцеві частину вихідного вала. Ролики на пальцях опори обертаються на голчастих підшипниках. У внутрішній частині корпусу зроблені канавки під ролики, що забезпечує необхідний кут повороту внутрішнього шарніра, а також дозволяє опорі переміщатися в поздовжньому напрямку.