Что такое ШРУСы и в чём их опасность
Многие современные автомобилисты никогда не слышали о существовании в их машине загадочных деталей, именуемых ШРУСами. Те же, кто с ними знаком, наверняка уже успели потратить внушительную сумму на ремонт или замену этих компонентов. Рассказываю об устройстве хитрых и чрезвычайно важных элементов автомобиля и раскрываю секреты долгой и беспроблемной эксплуатации «гранат».
Бывалые автомобилисты частенько используют альтернативное название этих деталей — «гранаты». Разумеется, неспроста: если в автомобиле есть граната, рано или поздно она обязательно взорвётся!
Шутки шутками, а доля истины в этом, конечно же, есть. ШРУС — аббревиатура, переводящаяся как «шарнир равных угловых скоростей». Именно эти детали на абсолютном большинстве переднеприводных и на некоторых полноприводных автомобилях с независимой подвеской занимается передачей крутящего момента от двигателя на ведущие колёса. ШРУСы позволяют не просто приводить колёса автомобиля в движение, но и одновременно управлять ими при весьма компактных размерах и скромной массе.
Передача вращательного момента осуществляется между полуосями под углом, величина которого постоянно меняется. «Гранатами» ШРУСы обыватели называют не только за внешнее сходство с боевым метательным снарядом, но также за непредсказуемость и своенравность: поломка ШРУСа гарантированно обездвиживает автомобиль (если у него нет блокировки межколёсногого дифференциала), притом случается она порой внезапно.
Как устроена «граната»
По принципу действия ШРУС похож на всем известный кардан. Однако такой привод намного более сложен и совершенен.
Дело в том, что карданная передача передаёт крутящий момент несинхронно (один вал вращается равномерно, а другой нет), при этом значительный угол скрещивания сильно затруднён. ШРУСы же безболезненно переваривают углы поворота до 70 градусов относительно оси и обладают при этом огромным ресурсом.
Широким распространением шарниры равных угловых скоростей обязаны популярным ныне переднеприводным автомобилям, а также распространению независимой подвески. Однако впервые созданием этой детали инженеры плотно занялись добрую сотню лет назад.
Конструкция ШРУСов может сильно различаться в зависимости от производителя автомобиля и конкретной модели. Однако принципиальной разницы в работе этой системы нет. С одной стороны вал привода соединяется со ступичным подшипником, а с другой — с дифференциалом, что позволяет передавать крутящий момент от двигателя на ведущие колёса. Наружный ШРУС состоит из обоймы и корпуса, в которых имеются канавки. По ним, в свою очередь, ходят шарики, жёстко соединяющие составные части друг с другом. Наружная «граната» должна передавать крутящий момент без потерь под любыми возможными углами. Внутренний шарнир намного менее подвижен и может поворачиваться лишь на угол до 20 градусов. Как правило, он представляет собой трипоид с роликами на подшипниках, которые ходят по канавкам в ответном стакане. Эта «граната» предназначена, в первую очередь, для компенсации ходов подвески и обеспечения неразрывности вала.
Поскольку ШРУСы относятся к силовым и достаточно нагруженным деталям, они нуждаются в смазке и защите от внешнего воздействия окружающей среды. Для этого вся конструкция закрывается герметичным пыльником (резиновым или пластиковым), набитым смазкой и удерживаемым на валах хомутами. Именно от качества пыльника и его целостности напрямую зависит срок службы «гранат», которые работают в практически никак иначе не защищённых от осадков и дорожной грязи местах.
Почему ломаются ШРУСы
Шарниры равных угловых скоростей современных автомобилей рассчитаны на весь срок службы автомобилей, однако нередко они выходят из строя совершенно внезапно для автовладельца и в самый неподходящий момент. Происходит это как по причинам естественного износа подвижных элементов, так и по вине самих автовладельцев.
В большинстве случаев виновниками проблем становятся негерметичные пыльники — в процессе эксплуатации они покрываются трещинами и получают всевозможные повреждения. В результате дорожная грязь и осадки начинают попадать в подвижные соединения и становятся абразивом. Спустя несколько сотен или тысяч километров пробега с порванным пыльником ШРУС сильно изнашивается и начинает хрустеть (обычно в поворотах), а затем попросту заклинивает или теряет ролики подшипников.
Вторая причина поломки «гранат» связана с неадекватным вождением или неграмотным вмешательством в конструкцию машины. Управляя гражданским автомобилем, стоит помнить, что он не рассчитан на длительные экстремальные нагрузки — резкие старты с пробуксовками и систематические торможения трансмиссией. Старты с вывернутыми колёсами, при которых наружные шарниры частично зажаты, приводят к запредельным нагрузкам на их элементы.
В группе риска оказываются и любители тюнинга, «разгоняющие» мотор автомобиля, но забывающие о том, что штатные приводы и ШРУСы не рассчитаны на передачу дополнительного крутящего момента.
Ремонт ШРУСов трудоёмок и возможен далеко не всегда, даже в случае если на вашем автомобиле всего лишь повреждён один из пыльников. Как правило, производитель изначально не закладывает в конструкцию возможности ремонта — весь приводной вал заменяется на новый. Нетрудно догадаться, что удовольствие это весьма недешёвое и хлопотное.
Но это лишь полбеды. На некоторых автомобилях при сильном износе или поломке трипоида роликовые подшипники теряют иголки, которые попадают в картер коробки передач, где поднимаются вместе с маслом и перемалываются шестернями. Нередко при этом ремонт автомобиля становится попросту нецелесообразным — проще и дешевле приобрести другой.
Довольно часто изношенные ШРУСы попросту заклинивают, что приводит к внезапной поломке полуоси и невозможности дальнейшего движения. И хорошо, если это случается не во время пересечения оживлённого перекрёстка. Такая ситуация чрезвычайно опасна!
Во избежание неприятностей в пути и лишних финансовых трат рекомендуется хотя бы раз в пять тысяч километров осматривать пыльники внутренних и внешних ШРУСов. При малейшем подозрении на негерметичность узлов нужно тщательно отмыть от загрязнений шарниры и заменить пыльники на новые, попутно обновив смазку. При появлении характерных хрустов не стоит откладывать ремонт в долгий ящик — скорее всего, «вылечить» такой привод уже не получится.
Просто о сложном: что такое ШРУС
Различные выражения (цензурные и не очень) относительно ШРУСов слышал каждый автовладелец. Где-то в передних колесах оно стоит. Но что за странное такое словечко? Или, это все же аббревиатура? Давайте разбираться. И поэтому, для начала, чуть-чуть теории.
Во-первых, выясним раз и навсегда, что ШРУС — это именно аббревиатура. Расшифровывается как «шарнир равных угловых скоростей». Что за скорости и где их нужно уравнивать? Во время движения автомобиля в повороте все его колёса проходят разную длину окружности. То есть, крутятся хоть и одновременно, но с разными скоростями. Чтобы трансмиссию от такого неравенства не закусывало, придумали дифференциал. Кстати, о том, как он работает, я простыми словами уже рассказывал в одной из статей. Но сегодня мы заострим внимание на том, что колеса не только вращаются с разными скоростями, но и одномоментно могут находиться в разных плоскостях. Что это значит? Да всё просто: обычная кочка или ямка — и вот, два колеса одной оси уже не на одной оси — такой вот каламбурчик.
Более того, в голове сразу же всплывает и вторая логическая модель движения: как передавать вращение на колёса во время их поворота? А тем более, если поворачиваем на ухабах (то есть всегда…)? Ведь получается, что колёса в этот момент не только одно выше/другое ниже, но еще и оба не перпендикулярны своим полуосям! Вот здесь-то и работают ШРУСы. А если тезисно и простыми словами: ШРУС — это узел в трансмиссии, призванный равномерно передавать вращение на колёса одной оси вне зависимости от их взаимного положения.
Внешний ШРУС
Сейчас поговорим о внешних ШРУСах, а в конце я добавлю несколько слов и про внутренние с видеопояснением. Итак, внешний шарнир.
Находится сия приблуда почти на стыке колеса и полуоси — то есть, в ступице. Наверняка хоть раз видели резиновую пирамидообразную гармошку на оси с внутренней стороны колеса. Вот это оно, а гармошка называется пыльником и призвана уберегать шарнир от воздействия воды, пыли и грязи.
Теперь хорошо бы разобраться почему, собственно, равных угловых скоростей? Дело в том, что не все типы угловых передач способны передавать вращение равномерно. Пример тому — обыкновенная карданная передача. Такой вид связи двух осей хоть и способен работать с непрерывно изменяющимся углом сопряжения, но чем больше угол между осями — тем менее равномерно передается вращение. Проще говоря, если при угле работы кардана в 10 градусов всё крутится почти плавно, то при 35 градусах уже будут ощутимы явные рывки. Разумеется, это пагубно сказывается на ресурсе деталей трансмиссии, да и на ездовом комфорте тоже. Существуют и сложные типы карданных передач, где такой эффект практически сведен на нет, но они довольно громоздки и поэтому, в легковых автомобилях практически не применяются.
А вот ШРУС способен передавать вращение на углы до 70 градусов абсолютно плавно, без эффекта «заедания». То есть, полностью сохраняется равномерность вращения ведущего и ведомого валов независимо от угла их сопряжения. Отсюда и название.
Ну а теперь к тому, как это чудо устроено. Если без усложнений, то есть внешний корпус с канавками и полуось, передающая вращение от двигателя. Между ними стоит внутренняя обойма, на которую по периметру надет сепаратор. А между обоймой и сепаратором зафиксированы (чтобы не рассыпались) обыкновенные металлические шарики. Всё это хозяйство вставлено друг в друга и закреплено стопорным кольцом, образуя единый узел. И получается, что на какой бы угол и в каком направлении не изгибался корпус (читай — колесо машины) — шарики, перемещаясь по канавкам корпуса, будут равномерно передавать ему (корпусу) вращение от полуоси. Ниже картинка для понимания этой немудрёной схемы.
Ну и наконец, почему «рвутся ШРУСы» и что это значит. Как понятно из этого расхожего выражения, ничего хорошего это не значит. 🙂 Ломаются они либо банально от естественной изношенности узла, либо благодаря горячей крови наездника, который обожает пустить пыль в глаза (во всех смыслах) и регулярно давит на гашетку с выкрученными до упора колесами. А из конструкции шарнира понятно, что чем больше угол передачи — тем выше нагрузка на все детали узла. То есть, шлифовать асфальт с вывернутым рулём можно очень красиво, но недолго. Здесь мы имеем ввиду, конечно, переднеприводные автомобили: если привод задний, то никаких ШРУСов на управляемых колёсах нет.
Кстати, провести первичную диагностику можно на слух. Характерное равномерное пощёлкивание в такт вращению колеса при вывороте руля до упора (при медленной езде, разумеется) может говорить о том, что ресурс внешнего ШРУСа на исходе.
Внутренний ШРУС
Теперь, как обещал, про внутренний ШРУС. Конструкция его может быть аналогична внешнему, но как правило, применяется другая схема. Такой ШРУС работает на трёх подшипниках и потому называется трипод. Статистически, выходит из строя он значительно реже внешнего. Прежде всего, из-за того что работает под меньшими углами нежели свой собрат. Но и его ресурс не бесконечен. Кстати, в отличие от внешнего шарнира, трипод еще имеет некоторый свободный ход в поперечном (относительно кузова) направлении. Это «растяжение» необходимо для компенсации общей длины всей сборки полуоси при работе подвески вверх/вниз. Конструктивно, у внутреннего ШРУСа также есть внешний корпус (т.н. «стакан») с канавками подобно внешнему. Но только перемещаются в них не шарики, а подшипники, закрепленные на трёх противопоставленных осях обоймы.
Задачи ШРУСа мы подробно рассмотрели на примере внешнего, и трипод здесь принципиально ничем не отличается: равномерно передавать вращение при любом доступном ему угле. Просто угол работы трипода заметно меньше — до 18 градусов. Оно и понятно: нет необходимости передавать вращение на вывернутые колеса: этим занимаются внешние «гранаты» (как их еще называют).
А если написанного все равно недостаточно, то приглашаю вас к просмотру небольшого видеоролика. В нём я меняю пыльник внутреннего ШРУСа с подробными пояснениями где, что и как. Кстати, после просмотра вы наверняка будете полны решимости не ехать на сервис, а при необходимости провести эту вполне несложную процедуру самостоятельно
Что такое ШРУС или граната в автомобиле
В разговорной речи бывалых автомобилистов и мастеров по ремонту встречается много слов, абсолютно незнакомых новичкам. Например, шарнир равных угловых скоростей или ШРУС. Нередко этот узел также называют автомобильной гранатой или просто гранатой. В нашей статье мы подробно расскажем, что такое ШРУС в автомобиле, зачем он нужен, поделимся интересной и полезной информацией об этом важном устройстве.
Зачем нужен ШРУС в автомобиле
Как выглядит граната в автомобиле
Необходимость изобретения ШРУСа возникла одновременно с появлением первых автомобилей с передним приводом. 3 основных преимущества переднеприводных машин хорошо известны каждому автомобилисту:
Но, при передаче крутящего момента на управляемые колёса, постоянно изменяющие своё положение, возникали серьёзные потери мощности и другие негативные последствия:
Изобретение автомобильной гранаты в 20-х годах прошлого века позволило полностью решить эту сложную техническую задачу. С помощью ШРУСа крутящий момент на управляемые колёса передаётся без потерь мощности и других недостатков.
Благодаря надёжности и простоте, шарнир равных угловых скоростей также широко используется на заднеприводных машинах, в которых установлена независимая подвеска.
Качественная граната отличается длительным ресурсом работы. При бережной эксплуатации автомобиля необходимость её замены или ремонта возникает крайне редко.
Типы ШРУСов, их устройство и принцип работы
В современных автомобилях используются различные ШРУСы, которые классифицируются:
Внешние и внутренние ШРУСы
На каждое колесо переднеприводного автомобиля устанавливаются 2 ШРУСа. Внутренний шарнир соединяет коробку передач и полуось, внешний – полуось со ступицей колеса. Работая в паре, они обеспечивают передачу крутящего момента при всех типах нагрузок.
В наиболее распространённых шариковых шарнирах, внешние ШРУСы оборудованы радиусными канавками, обеспечивающими бесперебойность работы автомобиля при поворотах колёс. Внутренние гранаты с прямыми канавками компенсируют перемещения деталей узла вдоль оси при колебаниях передней подвески и вибрации автомобиля.
Конструктивные отличия различных типов ШРУСов мы опишем ниже.
Шариковые
Состоят из корпуса (наружной обоймы) с 6 канавками, сепаратора, 6 шариков и внутренней обоймы с 6 канавками. В ходе эксплуатации автомобиля, шарики перемещаются по канавкам, обеспечивая передачу крутящего момента от двигателя на колёса.
Шариковые гранаты чаще всего встречаются на переднеприводных легковых автомобилях.
Внутреннее устройство шарикового ШРУСа
Принцип работы шарикового шруса
Триподные
В триподных ШРУСах вместо шариков используются сферические ролики, которые крепятся на пальцах опоры с помощью подшипников.
Триподные автомобильные гранаты устанавливаются как на легковые, так и на грузовые машины с малой грузоподъёмностью.
Принцип работы триподной автомобильной гранаты
Внутреннее устройство триподного ШРУСа
Кулачковые
Кулачковые ШРУСы конструктивно состоят из 2 вилок и 2 фасонных дисков. Площадь сцепления (контакта) вилок является значительной, поэтому элементы шарнира выдерживают серьёзные нагрузки при эксплуатации.
Кулачковые шарниры получили широкое распространение на грузовых автомобилях повышенной грузоподъёмности.
Внутреннее устройство кулачковой автомобильной гранаты
Спаренные карданные
Являются наименее востребованными устройствами. Изготавливаются из двух карданных шарниров, состыкованных между собой.
В настоящее время используются при производстве мощной строительной техники, тракторов, некоторых моделей грузовиков и внедорожников.
Принцип работы спаренного карданного ШРУСа
Видео про ШРУС
Признаки неисправности ШРУСа
ШРУСы относятся к категории наиболее надёжных и долговечных узлов автомобиля. Для защиты от неблагоприятного воздействия шарнирное соединение внутри устройства защищено гибким пыльником. Пыльники препятствуют проникновению к местам контакта деталей шарнира грязи, влаги и пыли. При езде по дорогам с хорошим покрытием и своевременном техническом обслуживании, автомобильные гранаты служат владельцу авто долгие годы без ремонта.
Неисправности шарниров равных угловых скоростей, чаще всего, возникают при активной эксплуатации автомобиля на плохих дорогах или бездорожье. Основными причинами выхода из строя ШРУСов являются:
Характерным признаком неисправности автомобильной гранаты является появление посторонних звуков при эксплуатации машины (специфического хруста, пощёлкивания или скрежета). Они возникают вследствие попадания частичек пыли или грязи в пространство между элементами шарнира (обоймами и шариками). При ремонте необходимо заменить ШРУС целиком на новый аналог.
Но, в целом шарнир равных угловых скоростей – это устройство, обеспечивающее надёжную, долговечную и эффективную эксплуатацию автомобиля. ШРУС редко становится причиной обращения в автосервис.
Внутренний ШРУС: устройство и принцип работы
Передача крутящего момента между двумя валами, находящимися под углом, всегда была интересной задачей для инженеров. Еще в середине XVI века итальянский ученый Джероламо Кардано описал подвижный шарнир для передачи момента под углом. «Карданов вал» на долгие годы стал стандартным способом обеспечения подвижного соединения двух валов. Именно кардан пытались приспособить инженеры к первым переднеприводным автомобилям для передачи крутящего момента на подвижные передние колеса. Но очень быстро выяснилось, что для работы при больших углах скрещивания карданная передача не подходит: дело в том, что она передает крутящий момент несинхронно (один вал вращается равномерно, а другой — нет), при этом значительный угол скрещивания сильно затруднен.
В ответ на эту проблему в 20-е годы прошлого века было предложено сразу несколько типов конструкций подвижного шарнира, способного передавать крутящий момент при изгибе до 70 градусов.
ШРУС
Такие соединения получили название Шарнира Равных Угловых Скоростей (ШРУС), и сегодня они являются основой механизма передачи крутящего момента от главной передачи к колесу в автомобилях с независимой подвеской. Для этого применяются ШРУС двух типов, один из которых обеспечивает большой диапазон изгиба (шариковый ШРУС) и устанавливается со стороны управляемого колеса.
ШРУС второго типа («трипод» или «трипоид»), помимо возможности изгиба, обеспечивает большее осевое смещение; он устанавливается со стороны главной передачи.
Важная особенность работы независимой подвески: при перемещении рычагов от крайнего нижнего (подвеска максимально разжата) к крайнему верхнему (сжата) положению расстояние между ступицей колеса и выходным валом трансмиссии незначительно, но меняется. А это значит, что привод должен также иметь возможность менять свою длину. Именно этому и способствуют трипоидные ШРУС, устанавливаемые с внутренней стороны привода.
Особенности трипоида
Основной элемент трипоидного ШРУС — трехлучевая вилка со шлицевым отверстием для соединения с валом привода. На этих лучах устанавливаются полусферические ролики, которые вращаются на игольчатых подшипниках. В корпусе трипоида, соединенном с фланцем полуоси, имеются специальные канавки, обеспечивающие продольное смещение и необходимый угол поворота шарнира.
Еще одной интересной особенностью трипоидов, в отличие от шариковых ШРУС, является применение игольчатых подшипников. Они обеспечивают конструкции высокий КПД при передаче крутящего момента.
При использовании соответствующей смазки (способной работать в широком диапазоне температур и при больших нагрузках) такой ШРУС является практически вечным. Основным вопросом в этом случае становится обеспечение герметичности шарнира для защиты смазки от условий среды. Для этого используют резиновый или силиконовый пыльник.
При повреждении пыльника его необходимо как можно быстрее заменить, так как попадание абразивных частиц (песок и пр.) в смазку, обволакивающую рабочие поверхности деталей, приводит к быстрому выходу внутреннего ШРУС из строя. Если смотреть на данные многолетних наблюдений, то именно из-за нарушения герметичности при разрыве пыльника выходит из строя большинство ШРУС всех типов, включая и трипоидные. Пыльники особенно подвержены повреждениям на автомобилях с внедорожными возможностями, которые время от времени попадают в довольно жесткие условия. По мере того, как рычажные подвески вытесняют неразрезные мосты на все большем числе внедорожников, проблема с трипоидами становится все более актуальной.
Нежные места внедорожника
Яркий пример — рамный японский автомобиль Nissan Pathfinder. Унаследовав раму от пикапов Nissan, «следопыт» при этом полностью лишился неразрезных мостов: сзади у машины по—примеру Pajero появилась «многорычажка». При этом автомобиль сохранил кое-какие внедорожные возможности, что позволяет владельцам смело загонять свой Pathfinder в грязь. Пыльники приводов в таком случае подвергаются воздействию песка, грязи, веток и прочего, что может нарушить их целостность. Невнимательность механика, не заметившего вовремя проблему с пыльником, может привести к ускоренному износу и выходу ШРУС из строя. Именно для задних приводов того же Pathfinder эта болезнь наиболее характерна, поскольку задний привод, в отличие от переднего, работает постоянно. А поскольку именно трипоид со своими игольчатыми подшипниками наименее устойчив к разгерметизации, то на машинах, часто съезжающих с асфальта, как раз внутренние задние ШРУС начинают шуметь в первую очередь.
Так как шарнир не может быть подвергнут ремонту, остается только замена. И здесь некоторые производители, в частности, тот же Nissan, «подкладывают» автолюбителям неприятный сюрприз. Оригинальный задний привод на Pathfinder поставляется только целиком — несмотря на то, что отдельные артикулы задних ШРУС теоретически существуют, на практике их не достать. Таким образом, владелец Pathfinder вынужден заказывать привод целиком за весьма нескромную сумму.
Шарниры и пыльники Febest
Единственным производителем, освоившим выпуск отдельных ШРУС для Nissan Pathfinder, является компания Febest. Наш внутренний задний трипоидный шарнир для этой машины является эксклюзивным продуктом, позволяющим существенно сэкономить при ремонте машины. Как и в случае с оригинальными трипоидами, мы изготавливаем этот узел из самых прочных и долговечных материалов, позволяющих шарниру передавать большой крутящий момент. Игольчатые подшипники обеспечивают высокий ресурс ШРУС при применении специальной смазки, которая поставляется в комплекте (равно как и пыльник, а также надежные хомуты для его крепления). С этим комплектом от Febest ремонт заднего привода станет не только более быстрым, но и гораздо менее затратным.
Nissan Pathfinder является лишь одним из многих примеров — в нашем каталоге вы сможете найти ШРУС для большого количества автомобилей различных марок и моделей. Более того, многие артикулы, также как и упомянутый шарнир, являются настоящими эксклюзивами, позволяющими не менять привод в сборе. Еще один яркий пример — редкая в нашей стране Mazda 5 CW. Даже пыльник ШРУС для этого автомобиля найти нелегко — японцы опять же предлагают менять привод целиком. Febest производит пыльники и ШРУС для этой машины отдельно.
Зайдите в наш онлайн-каталог и убедитесь сами!