​

         Карданна передача призначена для передавання крутного моменту від коробки передач до головної передачі під змінним кутом.

       Задній ведучий міст підвішений до рами автомобіля на ресорах і під час руху змінює своє положення відносно рами; коробка передач закріплена на рамі нерухомо. Тому для передачі крутного моменту від веденого вала коробки передач на ведучий вал головної передачі, осі яких пересікаються й розташовані під кутом, що змінюється при збільшенні або зменшенні навантаження, а також через поштовхи під час руху автомобіля нерівною дорогою, застосовують карданні передачі.

     

   Карданна передача складається з валів, їхніх опор та карданних шарнірів. Карданні передачі встановлюють:

• між зчепленням і коробкою передач, яка розташована окремо від двигуна;

• між коробкою передач і роздавальною або додатковою коробкою;

• між головними передачами двох ведучих задніх мостів тривісного автомобіля;

• між головною передачею та напівосями ведучих коліс із незалежною підвіскою;

• між напівосями й передніми керованими колесами;

• у приводі до лебідки та інших допоміжних механізмів.

        Карданні передачі за числом карданних зчленувань ділять на одинарні та подвійні. Одинарна передача має тільки один карданний шарнір, розташований у коробки передач, і в даний час не застосовується. У подвійній передачі карданні шарніри розташовані на обох кінцях карданного вала.

       Незалежно від швидкості руху автомобіля карданний вал не повинен на собі випробовувати значні крутильні коливання та биття. Для зменшення биття виконують динамічне балансування карданного вала у зборі з карданними шарнірами. Дисбаланс усувають приварюванням на кінцях карданних труб балансувальних пластин, а при потребі і встановленням балансувальних пластин під кришки карданних шарнірів. Правильне розташування деталей шліцьового з’єднання після балансування фіксують спеціальними мітками.

        При наявності подовжувача коробки передач (рис. 10, а) карданну передачу виконують у вигляді карданного вала 2 з двома карданними шарнірами (таку будову мають карданні передачі в деяких легкових автомобілях, а також на короткобазному вантажному автомобілі МАЗ-5335 та його модифікаціях. Карданна передача безпосередньо з’єднує коробку передач з заднім мостом 3. Всередині подовжувача розміщують шліцьове з’єднання переднього карданного шарніра з веденим валом коробки передач.

       Автомобілі ГАЗ-53А, ЗИЛ-130 тощо мають карданну передачу (рис. 10, б), яка складається з проміжного 4, головного 2 валів і трьох шарнірів. Це усуває можливість виникнення сильної вібрації вала. В автомобілі ГАЗ-66 крутний момент від коробки передач (рис. 10, в) через вал 4 передається до роздавальної коробки 6, а від неї через вали 2 й 7 відповідно до заднього 3 й переднього 8 ведучих мостів. На кінцях валів розміщені карданні шарніри, з яких один закріплений жорстко, а інший має ковзаюче з’єднання з валом.

​

​

​

​

​

​

​

​

Рис. 10. Розташування карданних валів на автомобілі:

а – легковому;

б – вантажному;

в – вантажному підвищеної прохідності;

1 – коробка передач;

2, 4, 7, 9, 11 – карданні вали;

3, 10 – задні ведучі мости;

5 – проміжна опора;

6 – роздавальна коробка;

8 – передній ведучий міст

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        Карданну передачу тривісних автомобілів (ЗИЛ-131, КрАЗ-260), що мають колісну формулу 6×6, з послідовним наскрізним приводом задніх мостів показано на рис. 10, г. Перший задній ведучий міст має наскрізний вал головної передачі, який через карданний вал 9 передає крутний момент до другого заднього ведучого мосту 10. На рис. 10, д показано карданну передачу тривісних автомобілів («Урал-4320») з колісною формулою 6×6 з паралельним приводом задніх мостів. У цьому випадку на картері першого заднього мосту встановлюють проміжну опору, а привод другого заднього мосту здійснюють від роздавальної коробки через вали 11 і 9.

       У тривісних автомобілів з колісною формулою 6×4 відсутня карданна передача до переднього мосту.

Кутове переміщення карданних валів забезпечене конструкцією карданних шарнірів, а зміна відстаней між шарнірами – наявністю шліцьових з’єднань вилок карданних шарнірів з карданним валом. Зазвичай в автомобіля, що стоїть нерухомо, кути між валами, які з’єднані карданними шарнірами, не перевищують 5-9°, але під час руху вони можуть дорівнювати 20-30°. У приводі між головною передачею переднього ведучого мосту й ведучими керованими колесами при повороті ці кути можуть досягати 30-40°.

 

Будова й робота карданних шарнірів і валів

                                                                            

        Залежно від величини кутів між осями з’єднуваних валів можна застосовувати м’які та жорсткі карданні шарніри. У перших кутове зміщення валів відбувається внаслідок деформації пружних (зазвичай гумових) елементів, а в інших – завдяки шарнірним з’єднанням металевих деталей. В автомобілях застосовують переважно жорсткі карданні шарніри.

За кінематикою карданні шарніри поділяють на шарніри неоднакових та однакових кутових швидкостей. Майже в усіх автомобільних приводах (окрім приводу до ведучих керованих коліс) застосовують шарніри неоднакових кутових швидкостей.

         Розглянемо карданну передачу автомобіля ГАЗ-53А з жорсткими карданними шарнірами неоднакових кутових швидкостей (рис. 11, а). Карданні передачі цього типу найбільше розповсюджені. Такі карданні шарніри складаються з закріплених на валах двох сталевих вилок 6 і 10 та хрестовини 8, яка їх шарнірно з’єднує і яка встановлена у вушках вилок на голчастих підшипниках.     

         Підшипники, що складаються зі стаканів 3 та голок 4, надіті на шліфовані шипи хрестовини 8, виготовленої з хромистої сталі, й закріплені у провушинах вилок 6 і 10 стопорними пластинами 2 з підкладеними під них кришками 1. Сальники 5 перешкоджають витіканню з підшипників мастильного матеріалу, який надходить через маслянку 9 та канали у хрестовині. Для видалення надлишку мастильного матеріалу служить запобіжний клапан 7.

          Другий карданний шарнір з голчастим підшипником, у якому використані гумові самопідтискні сальники 13, а стакани підшипників закріплені у вилках стопорними кільцями 14, показаний на рис. 11, б. Такі карданні шарніри застосовують на автомобілі ГАЗ-3102 «Волга». Для надійнішого захисту голчастих підшипників від витікання мастила інколи ставлять два сальники: радіальний та торцевий (наприклад, в автомобілях сімейства КамАЗ, рис. 11, в). Конструкція одного з шарнірів, що входять до складу карданної передачі, повинна допускати осьове переміщення карданного вала. Зазвичай для цього використовують шліцьове з’єднання однієї з вилок карданного шарніра з валом.

​

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 11. Карданні шарніри:
а–в – неоднакових кутових швидкостей; г, д – однакових кутових швидкостей; 

1 – кришка; 2 – стопорна пластина; 3 – стакан підшипника; 4 – голки; 5 – повстяні сальники; 6, 10, 24, 28 – вилки; 7 – запобіжний клапан; 8 – хрестовина; 9 – маслянка; 11 – карданний вал; 12 – відбивач; 13 – самопідтискний сальник; 14 – стопорне кільце; 15, 16 – сальники; 17 – внутрішній кулак; 18 – центральна кулька; 19 – зовнішній кулак; 20 – ведучі кульки; 21 – штифт; 22 – шпилька; 23 – напіввісь; 25, 27 – напівциліндричні кулаки; 26 – центральний диск

 

 

             Простий жорсткий карданний шарнір при великих кутах між осями з’єднуваних ним валів не може забезпечити рівномірне обертання веденого вала. При рівномірному обертанні ведучої вилки ведена обертається нерівномірно. За один оберт карданного вала ведена вилка під час обертання двічі обганяє ведучу та двічі відстає від неї. Через це виникають додаткові навантаження на деталі головної передачі, диференціалу, напівосей та коліс, збільшується їхнє спрацювання. Щоб усунути нерівномірне обертання веденого вала, застосовують подвійну карданну передачу з жорсткими карданними шарнірами або одинарну карданну передачу з карданним шарніром однакових кутових швидкостей.

            Якщо у подвійній передачі кут між осями веденого вала коробки передач та карданного вала дорівнюватиме куту між осями карданного вала й ведучого вала головної передачі, то при рівномірному обертанні веденого вала коробки передач ведучий вал головної передачі також обертатиметься рівномірно. При цьому обидві вилки, встановлені  на карданному валу, слід розташовувати в одній площині.

           Карданні шарніри однакових кутових швидкостей, що забезпечують рівномірне обертання веденого вала, найчастіше бувають кулькові й кулачкові.

           У передніх ведучих мостах автомобілів сімейств ЗИЛ, ГАЗ, УАЗ застосовують кулькові карданні шарніри однакових кутових швидкостей з ділильними канавками (рис. 11, г). зовнішній кулак 19, на шліцах якого встановлено маточину колеса, виготовлений як одне ціле з веденою вилкою, а внутрішній кулак 17 зі шліцами, що входять в отвір напівосьового зубчастого колеса диференціала, викуваний як одне ціле з ведучою вилкою. Вилки з’єднані між собою за допомогою чотирьох ведучих кульок 20, які розташовані в канавках вилок. Для центрування вилок служать сферичні заглиблення на їхніх торцях, у які поміщують центральну кульку 18. Ведучі кульки 20 передають крутний момент від ведучої вилки до веденої. Центральна кулька 18 не дозволяє ведучим кулькам викочуватися з канавок. Центральна кулька має лиску, яку при збиранні карданного шарніра повертають до вставленої ведучої кульки. Шпилька 22, розташована в осьовому каналі веденої вилки, одним кінцем входить в отвір центральної кульки 18, замикаючи зібраний карданний шарнір.

              Ділильні канавки мають таку форму, при якій ведучі кульки незалежно від кутових переміщень вилок завжди розташовуються у площині, що ділить навпіл кут між осями ведучої та веденої вилок. Завдяки цьому обидві вилки мають однакові частоти обертання.

              Кулачковий карданний шарнір (рис. 11, д) складається з вилок 24 та 28, напівциліндричних кулаків 25 і 27 та центрального диска 26, встановленого у внутрішні пази цих кулаків, циліндричні поверхні яких охоплюють вилки 24 і 28. Такий шарнір працює подібно до двох зчленованих шарнірів неоднакових кутових швидкостей. В одній площині вилки повертаються відносно кулаків, а в іншій площині – разом з ними відносно центрального диска. Такі шарніри встановлюють на автомобілі «Урал-4320».

               Для досягнення достатньої міцності при невеликій масі карданні вали зазвичай виготовляють у вигляді сталевих труб. Вилки карданних шарнірів приварюють до валів або надягають на шліци привареного до труби наконечника. Це ковзаюче з’єднання закривають гумовим чохлом.

                У легкових автомобілях з подовжувачем у коробці передач застосовують карданну передачу з одним карданним валом (рис. 12, а). У цьому випадку один з карданних шарнірів, що складається з вилок 1 і 3, може переміщуватися по шліцах наконечника 5, привареного до вала 8. До іншого кінця вала приварений наконечник карданного шарніра 9. Гумовий гофрований чохол 7 захищає шліцьове з’єднання від бруду. Мастильний матеріал надходить через маслянку 2 й утримується сальником 6.

              У вантажних двовісних автомобілях з приводом на задній міст найбільше розповсюдження отримала карданна передача, яка складається з проміжного вала й вала заднього мосту (рис. 12, б). У цьому випадку один карданний шарнір з’єднує ведений вал коробки передач з переднім кінцем проміжного вала 10. Інший – середній карданний шарнір – з’єднує проміжний вал 10 і карданний вал 8 заднього мосту.

            Передача з пружним зчленуванням, що складається з шарніра з пружною гумовою муфтою 24, автомобіля ВАЗ-2101 показана на рис. 12, в. на опорі проміжного карданного вала автомобіля ЗИЛ-130 (рис. 12, б) всередині подушки 11 зі скобою 12, закріпленою хомутом 20, розміщений кульковий підшипник 22 з сальниками 18.

​

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

​

 

 

 

 

 

 

​

​

​

​

​

​

​

​

 

 

 

 

Рис. 12. Карданні передачі:
а  – з одним валом; б – з двома валами; в – з двома валами та пружним зчленуванням 

1, 3 – вилки; 2, 19 – маслянки; 4 – шліцьова втулка; 5 – наконечник зі шліцами; 6, 14, 18 – сальники; 7 – захисний чохол; 8 – карданний вал; 9 – карданний шарнір; 10 – проміжний карданний вал; 11 – подушка опори; 12 – скоба кріплення подушки; 13 – гайка кріплення підшипника проміжної опори; 15 – голчастий підшипник хрестовини; 16 – хрестовина; 17 – ковзаюча вилка; 20 – хомут; 21 – кронштейн опори; 22 – кульковий підшипник; 23 – заглушка; 24 – пружна гумова муфта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

​