Простой жесткий карданный шарнир при больших углах между осями соединяемых им валов не может обеспечить равномерного вращения ведомого вала. При равномерном вращении ведущей вилки ведомая вращается неравномерно. За один оборот карданного вала ведомая вилка при вращении дважды обгоняет ведущую и дважды отстает от нее. Вследствие этого возникают дополнительные нагрузки на детали главной передачи, дифференциала, полуосей и колес, увеличивается их износ. Чтобы устранить неравномерное вращение ведомого вала, применяют двойную карданную передачу с жесткими карданными шарнирами или одинарную карданную передачу с карданным шарниром равных частот-вращения.

Если в двойной карданной передаче угол между осями вторичного вала коробки передач и карданного вала будет равен углу между осями карданного вала и ведущего вала главной передачи, то при равномерном вращении вторичного вала коробки передач ведущий вал глазной передачи будет вращаться также равномерно. При этом обе вилки, установленные на карданном валу, необходимо располагать в одной плоскости.

Обеспечивающие равномерное вращение ведомого вала карданные шарниры равных частот вращения чаще всего бывают шариковые и кулачковые. В передних ведущих мостах отечественных автомобилей производства заводов ЗИЛ, ГАЗ и УАЗ применяют шариковые карданные шарниры равных частот вращения с делительными канавками. Ведомый кулак, на шлицах которого укреплена ступица колеса, изготовлен как одно целое с ведомой вилкой, а ведущий кулак со шлицами, входящими в отверстие полуосевой шестерни дифференциала, откован как одно целое с ведущей вилкой. Вилки соединены между собой при помощи четырех ведущих шариков, расположенных в канавках вилок. Для центрирования вилок служат сферические углубления на их торцах, в которые помещают центральный шарик. Ведущие шарики передают крутящий момент от ведущей вилки к ведомой. Центральный шарик не позволяет ведущим шарикам выкатиться из канавок. Центральный шарик имеет лыску, которую при сборке карданного шарнира поворачивают к вставленному ведущему шарику. Шпилька, расположенная в осевом канале ведомой вилки, одним концом входит в отверстие центрального шарика, чем запирает собранный карданный шарнир.

Делительные канавки имеют такую форму, при которой ведущие шарики независимо от угловых перемещений вилок всегда располагаются в плоскости, делящей пополам угол между осями ведущей и ведомой вилок. Благодаря этому обе вилки имеют одинаковые частоты вращения.

Кулачковый карданный шарнир состоит из вилок, полуцилиндрических кулаков и центрального диска, вставленного во внутренние пазы этих кулаков, цилиндрические поверхности которых охватывают вилки. Такой шарнир работает подобно двум сочлененным шарнирам неравных частот вращения. В одной плоскости вилки повертываются относительно кулаков, а в другой плоскости — вместе с ними относительно центрального диска. Такие шарниры устанавливают на автомобиле «Урал-375».

Для достижения достаточной прочности при небольшой массе карданные валы обычно изготовляют в виде стальных труб. Вилки карданных шарниров приваривают к валам или надевают на шлицы приваренного к трубе наконечника. Это скользящее соединение закрывают резиновым чехлом.

У легковых автомобилей с удлинителем в коробке передач применяют карданную передачу с одним валом. В этом случае один из карданных шарниров, состоящий из вилок, может перемещаться по шлицам наконечника, приваренного к валу. К другому концу вала приварен наконечник карданного шарнира. Резиновый гофрированный чехол защищает шлицевое соединение от грязи. Смазка поступает через масленку и удерживается сальником.

На грузовых двухосных автомобилях с приводом на задний мост наибольшее применение получила карданная передача, состоящая из промежуточного и главного валов. В этом случае карданный шарнир соединяет ведомый вал коробки передач с передним концом промежуточного вала.

Средний карданный шарнир соединяет промежуточный вал и трубчатый вал, который карданным шарниром соединен с валом заднего моста.

Передача с упругим сочленением, состоящим из шарнира с упругой резиновой муфтой, автомобиля ВАЗ-2101 «Жигули» показана на рис. 2, в.

—

Вращение между валами с пересекающимися осями в автомобилях обычно передается с помощью жестких карданов.

Жесткие карданы состоят из крестовины и вилок. Шипы крестовины соединяют вилки валов так, что угол между валами может изменяться как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости.

Рис. 3. Жесткий кардан

Жесткие карданы могут быть открытыми (без кожуха) или закрытыми, т. е. помещенными в специальный кожух, защищающий их от загрязнения и являющийся одновременно резервуаром для смазки.

По типу применяемых подшипников жесткие карданы делятся на карданы с подшипниками скольжения и карданы с подшипниками качения. В карданах современных автомобилей применяют игольчатые подшипника, состоящие из стакана и находящихся в нем тонких стальных гголок. Подшипники надеваются на шлифованные шины крестовины, изготовленной из хромистой стали, и крепятся в проушинах вилок крышками с подложенными под них замковыми шайбами. Кольца подшипников в проушинах вилок имеют плотную посадку. Уплотнение шипов в стаканах достигается с помощью пробковых и войлочных сальников. Для смазки подшипников полость крестовины, образованная сквозными перпендикулярными отверстиями, заполняется маслом через масленку. Предохранительный нлаиан защищает сальники от пробивания смазкой при подаче ее шприцем или при повышении давления в результате нагрева при работе. Такого типа карданы применяются на грузовых автомобилях ГАЗ-бЗА, ЗИЛ-130и др. У автомобиля ЗИЛ-130 сальник игольчатого подшипника другой — двухкромочный резиновый.

Рис. 4. Карданные передачи автомобиля Урал-375:
1 — карданный вал, передающий крутящий момент от среднего моста к заднему
а — кардан с замковыми шайбами; б — кардан с самоподяшмным сальником и стопорным кольцом; 1 — замковая шайба; 2 — крышка; 3 — стакан подшипника; 4 — иголки; 5 — сальники; 6 и 10 — вилки; 7 — предохранительный клапан; 8 — крестовина; 9 — масленка; 11 — карданный вал; 12 — самоподжимной сальник; 13 — стопорное кольцо

Рис. 5. Жесткий кардан с игольчатыми подшипниками:

На рис. 5, б приведена другая конструкция игольчатого подшипника кардана, в которой применены резиновые самоподжимные сальники, а стаканы подшипников закреплены в вилках стопорными кольцами. Такой кардан применяется на автомобилях М-21 «Волга».

Конструкция одного из входящих в карданную передачу карданов должна допускать осевое перемещение карданного вала. Обычно для этой цели используется шлицевое соединение.

Жесткий кардан при больших углах между осями соединяемых им валов не может обеспечить равномерное вращение ведомого вала. Поэтому одинарная карданная передача имеет существенный недостаток: она создает неравномерное вращение ведущего вала главной передачи, а следовательно, дополнительные динамические нагрузки в главной передаче, дифференциале, полуосях и колесах. Устранение неравномерности вращения вала достигается применением двойной карданной передачи с жесткими карданами или одинарной карданной передачи с карданом равных угловых скоростей.

Если в двойной карданной передаче угол между осями вторичного вала коробки передач и карданного вала будет равен углу между осями карданного вала и ведущего вала главной передачи, то при равномерном вращении вторичного вала коробки передач ведущий вал главной передачи будет вращаться также равномерно. При этом необходимо, чтобы вилки карданов, расположенные на карданном валу, находились в одной плоскости.

Карданные валы могут быть сплошными или трубчатыми. Трубчатый карданный вал свертывают из стального листа, сваренного встык. К концам вала привариваются вилки или шлицевой наконечник. Карданные валы вместе с карданами подвергаются динамической балансировке путем наваривания пластин.

В современных автомобилях с быстроходными двигателями применяются карданные передачи открытого типа, состоящие из трубчатых валов и карданов с игольчатыми подшипниками. Трубчатые валы обеспечивают большую жесткость при малой массе.

Рис. 6. Карданные передачи:
а — автомобиля ЗИЛ-130; б — автомобиля ГА8-53А; 1 — вилка промежуточного кардана; 2 — промежуточный карданный вал; 3 — промежуточная опора; 4 и 8 — войлочные сальники; 5 — главный карданный вал; в — вилка главного карданного вала; 7 — скользящая вилка среднего кардана; 9 — масленка, 10 — шарикоподшипник; 11 — заглушка; 12 — хвостовик промежуточного вала; 13 — втулка главного карданного вала; 14 — обойма с резиновым сальником; 15 а 16 — отражатели грязи; 17 — резиновый уплотнитель подшипника; 18 — фланец главного карданного вала; 19 — фланец втулки ведущего вала главной передачи; 20 — ведущий вал главной передачи

Конструкция трубчатого карданного вала автомобиля ЗИЛ-130 показана на рис. 200,а. Главный и промежуточный карданные валы представляют собой тонкостенные трубы. Карданные валы соединяются свалами коробки передач, главной передачи и между собой при помощи игольчатых карданов. Скользящая вилка среднего кардана имеет шлицевое соединение с промежуточным карданным валом. Для смазки шлицев служит масленка. Заглушка шлицевой втулки предохраняет шлицевое соединение от загрязнения и потери смазки. Для этой же цели служит войлочный сальник. Вилки запрессованы в трубы валов и приварены к ним.

Опорой для промежуточного карданного вала служит шарико-подшипник, установленный в отверстии резиновой подушки промежуточной опоры в кронштейне и закрытый с обоих торцов крышками с войлочными сальниками 8, препятствующими вытеканию масла. Характерным для опоры такой конструкции является применение закрытого шарикоподшипника, смазываемого через масленку. Кронштейн болтами прикреплен к поперечине рамы. Деформации рамы, возникающие при движении автомобиля по неровной дороге, а также перекосы шарикоподшипника при сборке компенсируются деформацией резиновой подушки.

Карданная передача автомобиля ГАЗ-53А также имеет два трубчатых вала с жесткими карданами с игольчатыми подшипниками.

Промежуточный карданный вал карданом соединен с вторичным валом коробки передач. Задний конец вала установлен в промежуточной опоре, шарикоподшипник которой защищен от попадания в него грязи отражателями. Вытекание масла из подшипника предотвращается вмонтированным в него резиновым уплотнителем. Масленки у этого подшипника нет, так как он заполняется смазкой при сборке промежуточной опоры.

Рис. 7. Промежуточная опора карданной передачи трехосного автомобиля:
1 — картер среднего моста; 2 — маслоотгонная шайба; 3 — самоподжимной сальник; 4 — отражатель; 5 — крышка подшипника; 6 — роликоподшипник; 7 — сапун; 8 — промежуточный вал; 9 — картер опоры; 10 — регулировочные прокладки

Втулка главного карданного вала может перемещаться в продольном направлении по шлицам хвостовика промежуточного вала. Обойма с резиновым сальником обеспечивает герметичность этого соединения. На заднем конце главного вала имеется фланец, который болтами соединяется с фланцем втулки, закрепленной на шлицах ведущего вала главной передачи.

В автомобиле М-21 «Волга» применяется карданная передача аналогичного типа с той лишь разницей, что корпус промежуточной опоры крепится с помощью болтов и резиновых подушек к стенкам тоннеля в полу кузова.