Что такое ШРУС. Технические, эксплуатационные особенности

ATankoff › Блог › 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.

ШРУС — что это за деталь? и как она устроена?

Автомобили, оснащенные передним приводом, в 60-х годах очень заинтересовали инженеров и разработчиков практически всех автомобильных брендов. Считалось, что такая компоновка кузовов дает возможность получить больше свободного места в салоне. Для осуществления этой идеи инженеры придумали достаточно сложный на тот момент механизм. Он позволял обеспечить вращение передних колес и управлять ими при более компактных размерах конструкции.

Как создавали ШРУС

Так как существует несколько видов шарниров угловых скоростей, то точно установить, какая конструкция была первой, очень трудно. Но есть мнение, что узел на основе шариков, один из популярных сегодня, был изобретен в 20-е годы.

Идея создания кулачкового механизма пришла в голову французскому изобретателю Грегуару. В начале 20-х он получил патент на это изобретение.

Спаренный карданный элемент равных угловых скоростей использовали преимущественно в американских моделях автомобилей и в системах трансмиссий французских «Панар-Левассор».

ШРУСы – что это такое?

ШРУС — это шарнир равных угловых скоростей. Его используются в конструкции независимой подвески на переднеприводных автомобилях. Это деталь обеспечивает не только энергию вращения, но и позволяет управлять поворотом колес. Так, этот узел позволяет выполнить поворот ведущего колеса на угол до 70 градусов. Деталь похожа на ручную гранату, поэтому автолюбители так и прозвали этот шарнир.

Эта конструкция также встречается в автомобилях с задним либо полным приводом, но лишь в моделях с независимой подвеской. В этом случае задние колеса имеют возможность двигаться горизонтально и вертикально. Существует наружный и внутренний ШРУС. Что это за деталь, вы скоро узнаете.

Как устроены шарниры угловых скоростей

В зависимости от типа детали конструкция может быть различной. Однако зная, как работает ШРУС, что это за элемент, и какова его роль, можно сказать следующее. С одной стороны вал соединяется со ступичным подшипником, а с другой – с дифференциалом. Шарниры равных скоростей отдают энергию вращения от мотора к ведущим колесам через подшипники.

Основные составляющие изделия – обойма и корпус. И на корпусе, и на обойме, расположенной внутри корпуса, нарезаны специальные канавки, где установлены шарики. Шарики очень жестко соединяют эти составляющие друг с другом, тем самым передавая вращение.

Благодаря большему рабочему углу, которым обладает наружный ШРУС (что это, вы уже знаете), угол поворота может доходить до 70 градусов. Диапазон возможностей внутреннего шарнира позволяет ему двигаться лишь на 20 градусов. Так, и внешне и внутренне изделие использует различные виды элементов. С внешней стороны приводной вал оснащается шаровыми, а вот с внутренней – треножными шарнирами.

Внешнее изделие состоит из обоймы, смонтированной на валу и с канавками по радиусу.

Корпус также имеет канавки. В них установлены шарики, с помощью которых передается крутящий момент.

Внутренние детали могут отличаться по своей конструкции в зависимости от модели автомобиля и вида подвески.

Так, на моделях ВАЗ канавки прямые, а не радиальной формы. На украинских ЗАЗах ролики смонтированы на трех шипах, вращающихся на игольчатых подшипниках.

В нашей статье мы рассматриваем ШРУСы. Что это такое, вы уже примерно понимаете, работают они в достаточно проблемных местах, ведь там всегда много грязи и пыли, поэтому они оснащены специальной защитой. Для этого используется защитный пыльник – это резиновая накладка, которая надежно удерживается на корпусе при помощи хомутов.

Достоинства и недостатки

Вы уже многое знаете про ШРУС (что это важные детали в конструкции автомобиля). Поэтому можно обсудить основные достоинства и недостатки этих изделий. Среди преимуществ можно выделить такое свойство. При передаче энергии нет потерь в мощности, как это бывает при использовании других механизмов с другим принципом действия. Также среди достоинств – простая замены и невысокая стоимость.

Среди недостатков – конструктивные особенности пыльника. Ведь он выполняет сразу несколько функций.

Это защита механизма от грязи и контейнер для смазки. Недостаток такой детали, как ШРУС — что это соединение расположено там, где невозможно предотвратить его соприкосновение с другими предметами. Так, пыльник можно легко порвать, а без смазки «граната» быстро выйдет из строя.

Ресурс или немного об обслуживании

Ресурс этих деталей может зависеть от большого количества всевозможных факторов.

Чаще всего этот показатель бывает разным из-за особенностей строения, а также использования. И если конструкцию автовладелец изменить не может, то вот режим эксплуатации полностью в его власти.

Износ «гранаты» в естественных условиях неизбежен. Но зачастую возможности этих узлов резко уменьшаются по вине владельца автомобиля.

Кто-то любит стартовать, чтобы машина буксовала при вывернутых колесах. В этом положении наружные узлы находятся в частично зажатом состоянии – это повышенные нагрузки. Следствие – скорая замена.

Другие автовладельцы любят тюнинг. Иногда мощность двигателя увеличивается до серьезных пределов, что не ведет ни к чему хорошему. Чем больше крутящий момент, тем быстрее износ.

Еще одна группа водителей забывает проверять состояние пыльников. Есть фактор, оказывающий значительное влияние на сроки работы такой детали, как ШРУС. Что это смазка, догадаться легко. А значит, нужно регулярное обслуживание механизма. Если герметичность пыльника нарушится, то это не только вызовет загрязнение механизма, но и отсутствие смазки. Все это не лучшим образом повлияет на долговечность узла.

Чтобы продлить ресурс изделия, нужно регулярно следить за пыльником, а манера вождения должна быть более спокойной. Тогда этот узел прослужит долго.

Что такое граната в автомобиле

Беспроигрышная передача крутящего момента — ШРУС

Несомненно, у автомобилей с передним приводом есть множество достоинств. Как известно они более экономичны, легче управляются и имеют более повышенную проходимость. Но есть и задача, поставленная перед производителями. Как на колеса, которые управляют автомобилем передать крутящий момент? Обычные применяемые способы здесь не работают, поскольку угол отклонения колес от продольной оси составляет 35-37 градусов.

Решение конструкторов не заставило себя ждать, они предложили применять простой карданный шарнир. Но впоследствии опытным путем было выяснено, что стабильная его работа может протекать при углах не более 12 градусов.

При больших углах происходит потеря мощности, проявляется неравномерное вращение, вибрация и множество других факторов. Тогда было принято изобрести специализированное устройство, без недостатков, обнаруженных в кардане. После этого на свет появился шарнир равных угловых скоростей, сокращенно ШРУС или граната.

Его появление связано с 20 годами прошлого века. Именно это устройство под названием шарнир равных угловых скоростей стало использоваться и используется, по сей день, для передачи крутящего момента на ведущие колеса автомобилей с передним приводом.

Разновидности

За прошлый век было разработано предостаточное множество различных конструкций ШРУС, но широкое распространение и применение на автомобилях получили далеко не все. На данный момент используются следующие виды шарниров:

– Шариковые или шарниры «Рцеппа». Разработчиком данного вида был конструктор Альфред Рцепп;

– Кулачковые или сухариковые гранаты;

– Трипоидные шарниры с игольчатыми подшипниками;

– Спаренные карданные шарниры.

В основном на новые автомобили устанавливаются шариковые или трипоидные шарниры с игольчатыми подшипниками. Другие представленные виды, а именно спаренные шарниры и кулачковые нашли свое применение на тракторах, грузовых машинах и специальной технике.

Конструкционная особенность гранаты (ШРУС)

Все виды ШРУС имеют индивидуальные отличительные особенности в конструкции. Чтобы выяснить это, нужно более подробно рассмотреть устройство на примере шариковых и трипоидных шарниров.

ШРУС шариковый

Корпус шарикового шруса представляет собой наружную обойму, внутри которой располагаются канавки. Внутри корпуса расположена внутренняя обойма, также имеющая канавки. Еще в конструкцию входит сепаратор и 6 шариков. Шарики расположены в канавках между внутренней обоймой и наружным корпусом и фиксируются сепаратором, который предостерегает их от рассыпания.

На корпусе имеется небольшой шлицевой вал. Чтобы установить приводной вал, внутренняя обойма также имеет соединение на шлицах. По типу расположения на автомобиле ШРУС может быть внешним или внутренним. Внутренний ШРУС устанавливается в коробку передач, а наружный в ступицу ведущего колеса. Внешний ШРУС имеет радиусные шлицевые канавки, а внутренний прямые. Объяснение разницы канавок будет рассмотрено ниже.

Трипоидный ШРУС

Различают два вида трипоидных шарниров, они могут быть жесткими или универсальными. Универсальный имеет корпус, в котором расположены три канавки, трехлучевую опору, напрессованную на вал и трех роликов, которые имеют шаровую поверхность и закреплены на пальцах опоры при помощи подшипников.

Ролики и вал с трехлучевой опорой располагаются в корпусе, причем ролики могут свободно перемещаться в канавках. В жестких трехлучевая опора с роликами также расположена внутри корпуса, но с опорой взаимодействует вилка с тремя пазами, в которых двигаются ролики. Применяются универсальные шарниры только как внутренние, а жесткие как внешние.

Постоянная смазка просто необходима любому виду из ШРУС. Для смазки используют различные пластичные материалы, которые заполняют весь объем шарнира. Для предотвращения выдавливания смазочного материала применяют резиновый гофрированный пыльник, который также оберегает от попадания грязи. Пыльник гнется одновременно с шарниром и обеспечивает при этом герметичность.

Эксплуатация ШРУС в автомобиле

Из выше сказанного знаем, что ШРУС применяется для передачи момента ведущим управляемым колесам автомобиля с передним приводом. Но получается, так что на одно колесо предусмотрен не 1 ШРУС, а два, т.е. внешний шарнир и внутренний. Напрашивается вопрос, зачем нужно два шарнира? На самом деле все просто.

Устанавливается внутренний шарнир между КПП или редуктором и полуосью, внешний устанавливается между ступицей и полуосью. Из этого следует, что две гранаты обеспечат нормальное вращение колеса, независимо от различных отклонений полуоси и развала-схождения.

Теперь становится все понятно относительно прямых и радиусных канавок, выполненных на шлицах внутренних и внешних ШРУС. Прямые канавки, выполненные на внутреннем шарнире, предоставляют движение элементов шарнира вдоль оси, за счет этого уменьшается вибрация на двигателе и амплитуда колебаний подвески. Радиусные канавки, выполненные на внешней гранате, обеспечивают увеличение угла поворота ШРУС, а значит и ведущего колеса.

Симптомы неисправности

Наиболее долговечными и качественными узловыми элементами конструкции автомобиля являются ШРУС. Для защищенности от неблагоприятного воздействия шарниры равных скоростей предохраняются резиновым пыльником. Он удерживает герметичность от соприкосновения элементов гранаты с влагой, грязью и пылью.

Если машина своевременно проходит технический осмотр и качественно обслуживается, эксплуатируется по асфальтным дорогам, то внешние и наружные гранаты служат длительное время, не причиняя неудобств владельцу автомобиля.

При эксплуатации автомобиля по бездорожью на не качественных дорогах с ямами и ухабами, возникают различные неисправности шарниров равных угловых скоростей. Необходимо выделить основные причины поломки гранат:

– пыльник повреждается и внутрь гранаты попадает различные виды загрязнений и влаги;

– эксплуатация шарнира с некачественной смазкой или с ее отсутствием;

– брак на производстве при изготовлении ШРУС или применение некачественного металла;

Если при эксплуатации автомобиля появились посторонние шумы, характеризующие себя как пощелкивание, характерный скрежет или металлический хруст, то стоит обратить внимание на исправность внутренней или наружной гранаты транспортного средства.

Все неисправности возникают от проникновения пыли или грязи между обоймами и шариками, т.е. в пространство между элементами гранаты. При выполнении ремонта подвергается к замене вся граната целиком на аналогичную.

В целом такое конструктивное устройство, как шарнир равных угловых скоростей обеспечивает долговечную, эффективную эксплуатацию транспортного средства. И редко заставляет владельцев автомобилей посещать автосервис.

По какому принципу работает ШРУС

ШРУС (шарнир равных угловых скоростей) считается составным узлом подвески с управляемой передней осью. Функции ее заключается в обеспечении угла разворота (до 70°) машины по оси движения, со стабилизацией крутящего момента колес правой и левой стороны. В качестве сочленения узлов трансмиссии, внутренний ШРУС соединяет КПП и приводной вал, а внешний, в свою очередь, вал и ступицу колеса.

Конструктивные особенности

Деталь является элементом приводного вала и предназначена передавать вращение от силового агрегата (двигателя) к ведущим колесам автомобиля. Конструкция обеспечивает углы поворота ведущих передних колес, стабилизирует их колебания, низводит к минимуму шумовые эффекты, возникающие от вибрации. В принципе, это две половинки полуоси, шарнирно соединяющие дифференциал со ступицами правого и левого колес. Шарнир, со стороны дифференциала называется внутренним, а со стороны колеса внешним. Первый из них подвижный и предполагает меньший угол разворота. Эта деталь может изменять свою физическую длину за счет удлиненного шлицевого соединения. Второй, шарикового типа позволяет получить больший радиус поворота. Конструкция их разнится и зависит от типа авто, показателя приводного вала. Внутренняя полуось больше внешнего по размерам, массе, цене. Рабочий угол ШРУСа значительно шире и может варьировать в пределах 50°, в то время как внутренний шарнир не превышает угла 20°.

Разновидности, отличия

Не вдаваясь в историю изобретений, можно отметить наиболее распространенную и востребованную конструкцию шарикового шарнира. Но расшифровка делит их формулируя:

  • Сухариковые – имеют склонность нагреваться на больших скоростях.
  • Кулачково–дисковые шарниры, применяются на большегрузных тягачах высокой проходимости, например, КРАЗ 255.
  • Трипод-отличается конструкцией сферической формы ролика и вилки. Чаще применяются на автомобиле в качестве внутренних полуосей.
  • Спаренный карданный вал, состыкованные между собой два кардана для компенсации неравномерного вращения друг друга.

Принцип работы

Заключается в передаче вращения от внутренней полуоси к внешней его части. При этом следует соблюдать требование, чтобы полуоси располагались под углом не более 70° друг к другу.

Понимание того что такое ШРУС поможет получить представление своеобразного блока полуосей, включающего в себя:

  1. Ведомый вал, исходящий из корпуса сферической формы.
  2. Ведущий вал, выходящий из кулака сферической формы.
  3. Сепаратор, удерживающий шарики в своих отверстиях.
  4. Шары стальные (6 штук).

В собранном состоянии устройство выглядит следующим образом:

Стальные шарики, удерживаемые сепаратором в сферических канавках между корпусом и кулаком. Ведущий вал, вращаясь, перемещает шарики посредством канавок корпуса и кулака. В момент вращения усилие ведущего вала передается на обойму, а затем на ведомую полуось посредством кулака и 6 шариков (отчетливо видны на фото).

Обнаружение неисправности

Шарнир равных угловых скоростей изготавливается из высокопрочных сталей. Однако неисправности имеют место по причине:

  • Замена некачественными изделиями, каковых предостаточно на рынке сбыта.
  • Использование смазки низкого качества.
  • Попадание абразивной пыли в механизм через разорванный пыльник.
  • Неудовлетворительное покрытие дорожного полотна.
  • Частое выкручивание рулевого колеса до упора.

Шарниры равных угловых скоростей – это почти подшипники качения, обойма которых имеет поперечные канавки.

Такая конструкция предусматривает возможность менять углы ведущей полуоси относительно ведомой. Пребывая под постоянной динамической нагрузкой, сочленения корпус – шарики и кулак – шарики подвергаются износу. В результате между ними появляются зазоры. А они становятся причиной появления специфического шума, исходящего, как от надломленной ветки, то есть хруста. Исходят таковые от перекатывания шариков по выработанным или имеющим шероховатости, канавкам.

Но нужно запомнить, что внутреннее звено шарнира издает звуковой сигнал о наличии неисправности, особенно при езде на машине по дорогам с колдобинами. Нередко можно услышать шум и на прямой трассе.

В замене шарнирного комплекта можно убедиться, вращая колесо на подвешенном автомобиле. В этом случае внутренний шарнир сильно изгибается, а специфический звук неисправности проявляется больше.

При своевременном обслуживании, уходе, срок эксплуатации ШРУСа на автомобиле достаточно продолжителен и порой равен ресурсу машины. Чтобы узел работал долго, следует его во время смазывать. Это так просто, если знать, какую марку использовать для каждой части узла. Сие необходимо, чтобы:

  • Снизить фактор трения в сочленениях.
  • Упредить износ деталей.
  • Ограничить динамическую и статическую нагрузки.
  • Оградить сочленения от коррозии.

Итак, для наших шарнирных узлов лучше подойдет смазка марки ШРУС 4. Отличается высокой вязкостью удержания на поверхности трущихся и вращающихся деталей. Консистенция позволяет ей не растапливаться в любой сезон эксплуатации. А менять смазку необходимо при замене пыльника и установке нового узла.

Замена пыльника

Представляет собой резиновый гофрированный чехол с фиксацией хомутом на обоих концах. Визуальный обзор состояния пыльника проверяется полным поворотом передних колес до упора. Они не должны иметь разрывов, трещин, следов смазки. Чем же чревато езда без оного Дело в попадании сочленений грязи, абразивной пыли, которые медленно, но упорно разъедают вращающиеся поверхности. Ситуация приводит к большому зазору, например, между кулаком и шариками. Большой износ же обязательно приводит к тому, что ШРУС вырывает из гнезда ступицы.

Замену пыльников на автомобиле желательно проводить одновременно, не дожидаясь, когда выйдет из строя второй. На фото показаны хомуты, конструкция которых не предполагает использование червячной передачи. Такой тип исполнения один из наиболее удачных.

АБС и ШРУС

Выбирая шарнир равно-угловых скоростей, обратите внимание на комплектацию вашего автомобиля. ШРУСы для машин с АБС будут отличатся от таковых, которые с завода ставились на автомобили без вспомогательных систем торможения.