Рис. 56. Схема работы карданной передачи
В момент резкого наезда колес на неровность дороги задний мост приближается к раме. Тем не менее, положение ведомого вала коробки передач не изменилось. Значит, соединяющий коробку передач и главную передачу вал переместится на некоторый угол. Естественно, во избежание поломок жестко соединять коробку передач с задним мостом нельзя. Для этого применяется карданная передача (получившая название по названию шарнира — кардан), позволяющая передавать крутящий момент под изменяющимися углами.
Что представляет собой карданная передача и как она работает?
Начнем с задачи: нужно найти соединение, позволяющее вращаться двум валам, расположенным под углом друг к другу. Возьмем два вала с наконечниками, показанными на рис. 56, а, и соединим их пальцем. Такое соединение позволит поворачивать эти валы только в одной плоскости. Нам же нужен шарнир пространственный.
Попробуйте взять пальцами за шипы крестовины, как показано на рис. 56, б, и поверните руки под различными углами друг к другу. Вы не заметите какого-либо сопротивления. Может быть, крестовина удовлетворит и при соединении двух валов (рис. 56, в)? Действительно, при вращении валов крестовина передает крутящий момент под нужным углом. Полученный шарнир, позволяющий соединять валы, оси которых не совпадают или могут изменять положения относительно друг друга, называют карданным.
Колебания ведущего моста относительно кузова автомобиля происходят приблизительно по прямой линии, перпендикулярной кузову. Образуется почти прямоугольный треугольник АВС (56, г), где гипотенуза АС — карданная передача, а катеты — кузов (или рама) АВ и траектория ВС качания ведущего моста. Чтобы окончательно разобраться в карданной передаче, рассмотрим этот треугольник. В нем катет АВ (кузов) — величина постоянная, другой катет — траектория ВС ведущего моста — величина, изменяющаяся в зависимости от условий движения (неровности дороги, нагрузка, скорость и др.). Так, при полной нагрузке ведущий мост в результате максимального прогиба рессоры приближается к кузову. Когда же нагрузки нет при движении на большой скорости по неровной дороге (колеса даже могут отрываться от земли), ведущий мост отходит на максимальное расстояние от кузова.
Отсюда следует, что гипотенуза АС — длина карданного вала — также должна изменяться.
Как же можно изменять длину такого вала?
Конечно, изменять длину цельного вала нельзя. Однако сделать вал составным можно. Для этого на обеих частях вала делают шлицы: на одном внутренние, на другом — наружные и одну часть вставляют в другую. Таким образом, когда вал удлиняется, одна часть вала выходит из другой.
Карданная передача состоит из стальной трубы, двух карданов и шлицевого соединения. К стальной трубе приварены с обеих сторон вилки (рис. 57, а), либо с задней стороны вилка, а с передней шлицевой наконечник. В нервом случае к передней вилке карданного вала крепится через крестовину вилка с фланцем, к задней — вилка со шлицевым наконечником, во втором случае к передней вилке — также вилка с фланцем, а на наконечник надевается скользящая вилка (со шлицами). Вилки соединены между собой крестовинами с игольчатыми подшипниками. Стаканы подшипников плотно посажены в отверстиях вилок и закреплены либо стопорными кольцами, либо пластинами с винтами.
Рис. 57. Карданные шарниры
В карданную передачу может входить два карданных вала, в месте соединения которых устанавливается промежуточная опора. Она крепится либо к раме автомобиля, либо к основанию кузова.
Итак, карданная передача автомобиля — это механизм трансмиссии, состоящий из одного или нескольких карданных валов и карданных шарниров. Этот механизм предназначен для передачи крутящего момента внутри трансмиссии между агрегатами, оси валов которых не совпадают и могут изменять свое положение. Карданные передачи по числу карданных сочленений делятся на одинарные и двойные. В одинарных карданных передачах только один карданный шарнир, в двойных два.
Отдельно следует сказать несколько слов о карданных шарнирах. Обычно на автомобилях используют жесткие карданные шарниры неравных (рис. 57, б) или равных (рис. 57, в) частот вращения. Первый карданный шарнир состоит из двух вилок и крестовины. Шипы крестовины входят в отверстия вилок и закреплены в них на игольчатых подшипниках. Вторые шарниры могут быть шариковыми и кулачковыми. Они устанавливаются в передних ведущих мостах автомобилей.