Граната в автомобиле — шарнир равных угловых скоростей¶
Граната — разговорное название шарнира равных угловых скоростей (ШРУС) приводного вала автомобиля, узла трансмиссии, обеспечивающего передачу крутящего момента от коробки передач к ведущим колёсам при изменяющихся углах и расстояниях. Термин «граната» получил распространение из-за характерной формы наружного защитного чехла (пыльника), напоминающего гранату. ШРУС применяется преимущественно в переднеприводных и полноприводных автомобилях, где ведущие колёса одновременно являются управляемыми и подвергаются вертикальным перемещениям подвески.
¶Назначение и принцип работы
Стандартный карданный шарнир при передаче крутящего момента под углом изменяет угловую скорость вала — колено вала ускоряется и замедляется дважды за оборот. Для ведущего колеса это недопустимо: возникают вибрации и неравномерный износ. ШРУС решает задачу равномерной передачи вращения при углах до 70° и более, что необходимо для поворота колеса и работы подвески.
Устройство классического шарикового ШРУСа (типа «Рцеппа») включает:
- внутреннюю и наружную обоймы с канавками;
- набор из шести стальных шариков;
- сепаратор, удерживающий шарики в одной плоскости.
При вращении под углом шарики перекатываются по канавкам, обеспечивая равномерную передачу момента. Альтернативная конструкция — триподный ШРУС (типа «Трипод»), где вместо шариков используются три ролика на оси-шарнире; он допускает осевой ход вала и обычно устанавливается со стороны коробки передач.
¶Конструкция приводного вала
Приводной вал переднеприводного автомобиля состоит из двух ШРУСов, соединённых полым или цельным валом:
- Наружный (входной) ШРУС — соединяет вал со ступицей колеса, работает под большими углами, чаще шарикового типа.
- Внутренний (глушащий) ШРУС — соединяет вал с дифференциалом коробки передач, допускает осевые смещения, нередко триподного типа.
Оба шарнира закрыты резиновыми или термопластичными пыльниками, заполненными специальной пластичной смазкой (например, на основе лития или молибдена). Пыльник удерживается хомутами и защищает трущиеся поверхности от воды, песка и грязи. Срок службы ШРУСа во многом определяется состоянием именно пыльника: при его разрыве смазка вымывается, а абразив попадает в шарнир, вызывая ускоренный износ за несколько сотен километров.
¶Типичные неисправности
Основные признаки неисправности ШРУСа:
- Хруст при повороте — характерный потрескивающий звук при движении с вывернутым рулём (симптом наружного шарнира).
- Вибрация и гул на прямой — чаще указывает на неисправность внутреннего шарнира.
- Стук при трогании и разгоне — люфт в изношенном шарнире.
Причины поломок: разрыв пыльника, применение низкокачественной смазки, дефекты металла, агрессивный стиль вождения с резкими стартами при вывернутом колесе, удары по подвеске от ям.
¶История
Идея шарнира равных угловых скоростей восходит к работам немецких инженеров конца XIX века. А. Вайссенберг в 1923 году предложил конструкцию, ставшую прообразом шарикового ШРУСа. Серийное применение шарниры получили в 1920–1930-х годах на автомобилях Adler и DKW. Массовое распространение ШРУСы получили с развитием переднеприводных автомобилей в 1960–1970-е годы: Citroën DS (1955), Mini (1959), Volkswagen Golf (1974). В СССР ШРУСы стали широко применяться на переднеприводных ВАЗах («Самара», ВАЗ-2108) и полноприводных внедорожниках.
¶Обслуживание и замена
ШРУС не требует регулярного ТО при целом пыльнике. Проверка состояния — визуальный осмотр при каждом ТО (раз в 10–15 тыс. км): трещины, подтёки смазки, разрыв чехла. Замена пыльника производится при обнаружении повреждений; при этом шарнир промывается и заполняется свежей смазкой. Полная замена приводного вала — при появлении люфта, заклинивании или хруста. Стоимость узла существенно ниже у ведущих сторон с износом ступичных подшипников, поэтому на практике чаще меняется целиком привод или ШРУС в сборе с пыльником.
¶Применение
Помимо легковых автомобилей, ШРУСы применяются в полноприводных кроссоверах и внедорожниках, некоторых мотоциклах, промышленном оборудовании и сельскохозяйственной технике. В гоночных автомобилях и спортивных редукторах используются усиленные шарниры с увеличенным углом работы.