Назначение, принцип работы и устройство карданной передачи автомобиля

Задний мост автомобиля ГАЗ-АА

Автомобиль ГАЗ-АА. Автор фото Andshel, CC BY-SA 4.0, через Викисклад.

Карданная передача играет важную роль в передаче мощности от двигателя к колесам автомобиля. Этот механический компонент предназначен для эффективной передачи крутящего момента и энергии вращения под различными углами и на различные расстояния. Подключая коробку передач к задней оси, карданный вал обеспечивает плавную подачу мощности и облегчает управляемое движение автомобиля. Знание назначения и устройства карданной передачи имеет важное значение для понимания сложной работы системы трансмиссии транспортного средства. В этой статье мы рассмотрим назначение, принцип работы и устройство карданной передачи и узнаем ее роль в обеспечении эффективной передачи мощности в автомобилях.

Из общего устройства автомобиля мы знаем, что блок, стоящий из узлов «двигатель – сцепление – коробка передач» прикрепляется к раме и установлен на некотором расстоянии от заднего моста, который посредством рессор упруго связан с рамой (см. рисунок 1, а).

Во время движения автомобиля взаимные положения ведущего моста и коробки передач не постоянны. Угол между валом, который соединяет данные компоненты автомобиля, и продольной осью изменяется. Чтобы вращение передалось из коробки передач к ведущему мосту существует карданное устройство.

Осуществление передачи вращения под изменяющимся углом происходит при помощи особого карданного шарнира (сочленения). Один из самых распространенных видов карданного шарнира автомобиля представлен на рисунке 1, б. У кольца 1 есть четыре шипа 2, 3, 4, 5, которые охватываются при помощи втулок 6, 7, 8, 9. У ведущего вала имеется вилка, где находятся втулки 7, 9, у которых есть шипы 2, 4.

Схема устройства карданной передачи автомобиля: A – ведущий вал; B – ведомый вал; 1 – кольцо; 2, 3, 4, 5 – шипы; 6, 7, 8, 9 – втулки

Рис. 1. Схема устройства карданной передачи автомобиля: A – ведущий вал; B – ведомый вал; 1 – кольцо; 2, 3, 4, 5 – шипы; 6, 7, 8, 9 – втулки.

У ведомого вала, который носит название карданного вала, есть такая же вилка, втулки 6, 8 и шипы 3, 5. При помощи кольца с шипами в автомобиле осуществляется передача вращения ведомому валу B от ведущего A. Данная крестообразная конструкция вилок дает им возможность качаться в плоскостях, которые взаимно перпендикулярны друг другу, и передавать вращение под изменяющимся между валами углом.

Если посмотреть на рисунок 1, а, то можно увидеть, что удаление от рамы ведущего моста увеличивает длину карданного вала автомобиля. В случае же его приближения к раме, длина карданного вала уменьшается. Данный факт заставляет соединять карданный вал с вилкой при помощи шлицев. С помощью данного соединения возможно проскальзывание карданного вала по отношению к вилке без какого-либо нарушения их вращения.

Расстояние r (см. рисунок 1, в) от оси ведущего вала до середины шипа на протяжении одного оборота изменяется от наибольшего до наименьшего, при этом оно тем меньше, чем угол между валами больше. Данное явление является причиной, по которой карданный вал вращается в автомобиле неравномерно: его угловая скорость колеблется в небольших пределах (при неизменной угловой скорости у вторичного вала коробки передач).

Есть автомобили, в которых устанавливают карданную передачу в виде двух шарниров с целью обеспечения равномерного вращения вала у главной передачи и возможности поворота ведущего моста по отношению к своей оси. Один шарнир размещают у коробки передач в начале карданного вала, а второй шарнир – перед главной передачей на другом конце карданного вала. Стоит отметить, что вилки карданного вала при этом должны находится в одной плоскости.