Современный автомобиль невозможно представить без карданного вала. Эта деталь передает крутящий момент от коробки передач на ведущие колеса. Карданный вал, изобретенный еще в XVI веке, стали активно внедрять лишь после начала массового производства автомобилей. Одним из первых автопроизводителей, начавших использовать карданный вал в своих автомобилях, стал французский концерн Renault.
Что же такое карданный вал, для чего он предназначен?
Карданным валом называют устройство, которое передает крутящий момент от трансмиссии на ведущие оси авто. С появлением карданной передачи стало возможным решение следующих важных проблем:
• передача крутящего момента стала значительно мягче. Это обусловлено тем, что при перемене угла между валами этот механизм обеспечивает непрерывную передачу крутящего момента;
• плавный ход по неровной дороге. Если до появления карданного вала движение по неровным дорогам было крайне проблематичным и прерывистым, то с его появлением все изменилось: благодаря мягкой передаче крутящего момента тяга стала передаваться к оси максимально эффективно, обеспечивая движение без рывков и «замираний».
Сегодня принцип карданного механизма применяется не только при изготовлении ходовой части автомобилей. Любой механический агрегат, в котором требуется передать крутящий момент под изменяющимися углами, может использовать карданный способ передачи. Он используется в головках инструментов, при изготовлении привода руля с возможностью регулировки, во многих других механизмах. С течением времени сам карданный вал изрядно преобразился, но его функции остались прежними. Механизм карданной передачи продолжает непрерывно совершенствоваться.
Устройство карданной передачи и принцип ее работы
В устройстве карданной передачи выделяют четыре главных конструктивных элемента:
1. Центральный вал, представленный цельной металлической трубкой из прочного сплава.
2. Наконечники и крестовины. Эти элементы отвечают за контроль над вращающимися элементами карданного вала. Можно сказать, что крестовина карданного вала отвечает за угол переменного наклона, который должен составлять от 0 до 20 градусов.
3. Вилка. Этот элемент карданной передачи является промежуточным соединением между валами. По сути вилка компенсирует изменения расстояния между основным и промежуточным валами во время движения автомобиля по неровной дороге.
4. Промежуточные подшипники. Крайне важная деталь конструкции, позволяющая валу вращаться в нужном направлении (в зависимости от угла наклона). Таких промежуточных подшипников может быть несколько (по типу карданного механизма).
Помимо этих четырех элементов, выступающих основными, в устройство карданной передачи входит еще целый ряд деталей и механизмов. Различные крепления, уплотнители, подвижные фланцы, защитные муфты и многое другое также присутствует в устройстве.
Принцип работы карданной передачи не слишком сложный. Процесс начинается с коробки передач, к которой прикреплен кардан при помощи шлицевого соединения. Трансмиссия (механическая или автоматическая) оснащается специальными отверстиями на своем подвижном конце. Здесь также находятся внутренние крепления, к которым подходят вилка, крестовина и один из подшипников коленчатого вала. Шлицевое соединение коробки передач и карданного вала спроектировано таким образом, чтобы все элементы свободно могли смещаться относительно друг друга при движении автомобиля по неровной дорожной поверхности.
Подшипник вала прикреплен к кузову авто при помощи специального кронштейна. Он обеспечивает смещение механизма при езде и выступает дополнительным крепежным элементом. К вилке прикрепляется крестовина, но не напрямую, а посредством игольчатых подшипников, обеспечивающих плавность передачи крутящего момента под разными углами.
Когда водитель включает передачу и нажимает педаль газа, крутящий момент начинает стремительно передаваться на скользящую вилку, крестообразный шарнир и карданный вал. На обратной стороне похожим образом передача крутящего момента происходит на колесную ось. Самая большая продуктивность достигается при установке угла шарнира в пределах от 0 до 20 градусов. В случае большего отклонения начинается повышенный износ механизмов, возрастает риск поломки.
Первые модификации карданного вала имели целый ряд существенных недостатков. Они были громоздкими, издавали сильный шум и прилично вибрировали, могли треснуть при ударе о камень и довольно быстро изнашивались от трения и воздействия неблагоприятной погоды. Сегодня все эти проблемы решены. Современные материалы обладают звукоизолирующими свойствами, устойчивы к коррозии и трению. Тем не менее главный принцип и суть работы карданного вала остались такими же, как и сотни лет назад.
