Автолюбителю

Легковые автомобили

Учебное пособие для средней школы

3.9. Карданные передачи и привод к ведущим колесам

Карданные передачи в легковых автомобилях применяются "для передачи крутящих моментов в устройствах, валы которых несоосны или расположены под углом. Во многих случаях взаимное расположение валов может изменяться во время движения автомобиля, например расположение выходного вала коробки передач и ведущего вала главной передачи, установленной на заднем ведущем мосту. На рисунке 3.14 в качестве примера показаны карданные передачи автомобиля «ВАЗ-2121». Карданная передача 4 на задний ведущий мост работает при непрерывном изменении углов между валами раздаточной коробки и главной передачи. Передачи промежуточного вала / и переднего вала 2, связывающие коробку передач и раздаточную коробку, раздаточную коробку и передний ведущий мост, закрепленный на кузове, передают крутящий момент при постоянных углах между валами.

Карданные передачи должны удовлетворять следующим основным требованиям: равномерно передавать крутящий момент, иметь высокий КПД, работать бесшумно и не создавать вибрации в трансмиссии.

Карданные передачи легковых автомобилей могут иметь два вида шарниров: с вилкой и крестовиной и шариковые.

Сначала на автомобилях использовали шарниры с крестовиной (рис. 3.15). Такой шарнир состоит из крестовины с четырьмя шипами, на которых расположены подшипники, двух вилок, повернутых друг к другу на 90°. При постоянной скорости вращения одной из вилок (ведущей) вторая (ведомая) вращается неравномерно. Для того чтобы карданная передача равномерно передавала крутящий момент, необходимо устанавливать два таких шарнира, вилки которых должны располагаться в одной плоскости (см. рис. 3.15). Шарниры с крестовиной способны передавать крутящий момент с небольшими потерями энергии при углах между валами, не превышающих 15°. (Увеличение угла больше 15° вызывает резкое снижение КПД карданной передачи и быстрое изнашивание подшипников крестовины.) Устанавливать карданную передачу с такими шарнирами при углах между валами меньшими, чем 2...3°, тоже недопустимо, так как будет происходить односторонний износ подшипников крестовины из-за малого относительного перемещения шипов и обоймы вилки.

На рисунке 3.16 показана карданная передача заднего ведущего моста автомобилей «ВАЗ». Она состоит из переднего 3 и заднего 6 карданных валов, двух шарниров 5, эластичной муфты / и промежуточной опоры 4. Резиновая эластичная муфта соединяет вал коробки передач с передним карданным валом. Карданные шарниры 5 содержат крестовину с игольчатыми подшипниками, две вилки, а также уплотнительные и стопорные детали подшипников. Подшипники крестовины смазываются при сборке и во время эксплуатации в дополнительной смазке не нуждаются.

Когда в коробке передач включена прямая передача, карданный вал вращается с частотой двигателя, доходящей до величины 5 тыс. об/мин. Одновременно вал вместе с шарнирами может перемещаться в вертикальной плоскости за счет работы подвески заднего моста. Чтобы снизить на-грузки, возникающие при вращении карданной передачи, устанавливают "оомежуточную опору 4, которая позволяет уменьшить длину и массу карданного вала. Промежуточная опора имеет резиновую подушку, закрепленную на поперечине. Резиновая подушка поглощает вибрации, возникающие ~ри работе карданной передачи. Под передним карданным валом установлен кронштейн 2 безопасности, исключающий падение вала 3 при разрушении эластичной муфты 1. При перемещении карданной передачи, в вертикальной ллоскости должна изменяться ее длина, поэтому для осевых перемещений карданной передачи в муфте 1 предусмотрено подвижное шлицевое соединение, которое смазывается через резьбовое отверстие с пробкой 9. Передний 3 и задний 6 карданные валы выполнены в виде тонкостенных труб.

Привод ведущих и управляемых колес требует применения карданной передачи с шарнирами, допускающими передачу крутящего момента под углом около 40° (угол поворота управляемого колеса). В этом случае на легковых автомобилях используют шариковые шарниры — шарниры равных угловых скоростей. В них нет крестовин и вилок и крутящий момент передается шариками, которые перекатываются в канавках, сохраняя равномерное вращение выходного вала.

На рисунке 3.17 показана конструкция карданных передач привода к передним управляемым колесам автомобилей «ВАЗ-2108» и -2109». Привод выполнен в виде двух карданных передач, каждая из которых имеет вал и два шариковых шарнира (наружный и внутренний). Каждый шарнир состоит из корпуса 3, обоймы 4, сепаратора 5, шести шариков 6 и упорного кольца 7. Шарики размещаются в канавках в корпусе и обойме шарнира. У наружного шарнира канавки в продольной плоскости выполнены по радиусу, что позволяет передавать крутящий момент при повороте колеса под углом до 42°. У внутреннего шарнира канавки для шариков выполнены прямыми. Он допускает осевое продольное перемещение карданной передачи. Все шарниры защищены от грязи, пыли и влаги резиновыми чехлами, обеспечивающими надежную герметизацию шарниров. Во время эксплуатации автомобиля шарниры не требуют дополнительной смазки.

Вал привода левого колеса выполнен сплошным, а вал 2 привода правого — в виде трубы. Разные конструкции приводных валов связаны с расположением двигателя. При поперечном и несимметричном расположении двигателя (см. рис. 3.2) приводные валы приходится делать разной длины. При одинаковом перемещении колес в вертикальной плоскости (при наезде на неровности дороги) короткий приводной вал будет иметь больший угол наклона, чем длинный. Кроме того, разная длина валов сказывается на их деформации при передаче крутящего момента. Чтобы избежать дополнительных нагрузок и улучшить работу привода к ведущим колесам, приводные валы делают неодинаковыми.

1. Общее устройство трансмиссии

2. Сцепление

3. Коробка передач

4. Раздаточная коробка

5. Карданная передача

6. Главная передача

7. Дифференциал и полуоси

8. Передний ведущий мост