Карданные валы и шарниры

На рис. 2.85 показана опора фирмы «Фройденберг», которая применяется на автомобилях БМВ. Резиновая втулка внутреннего кольца 4 служит для установки шарикового подшипника. Выгнутый наружу резиновый переходник 3 упруго соединяет между собой внутреннее и наружное кольца. Наружное кольцо 2 жестко связано со скобой 5, два отверстия 6 которой используются для крепления обоймы к полу кузова (рис. 2.85).

Независимо от наличия промежуточной опоры вилки карданного вала должны быть взаимно параллельными (рис. 2.86). В противном случае их скорости будут различными, т. е. возникнут мгновенные колебания угловой скорости и, следовательно, повышенные пики крутящего момента.

Если имеется разность углов Δβ=βz1—βz, то при постоянной частоте вращения двигателя п частота вращения главной передачи за один оборот будет по два раза принимать минимальное значение n2min = n1CosΔβ и максимальное значение n2max=n/cosΔβ. Тогда коэффициент неравномерности вращения u=tgΔβsinΔ, а колебание частоты вращения Δn== n1(n2min/nmax)=n1(1—cos 2 Δβ)=n1sin 2 Δβ. Это уравнение ясно указывает на увеличение Δn в зависимости от β.

Если главная передача и коробка передач имеют относительное боковое смещение, возникает результирующий пространственный угол βрез. Этот угол должен быть возможно меньшим. Другим путем выравнивания частоты вращения валов 1 и 2 является их расположение по схеме на 2.88 при соблюдении следующих условий:

1. βz главной передачи и коробки передач равны.

2. Обе вилки карданных шарниров должны, как показано на 2.88, располагаться в одной плоскости. Если вилки приварены к трубе вала, то опасность их относительного смещения отсутствует. Часто одна вилка устанавливается на шлицевом конце вала, необходимом для компенсации изменения длины, а другая жестко ходах сжатия и отбоя балка подвески поворачивается на угол ±т вокруг точки крепления штанги Ou. Это приводит к различным углам в шарнире со стороны главной передачи и коробки передач, и в зависимости от хода колес Δβ увеличивается. При ф=0° средняя неравномерность вращения и, замеренная фирмой «ДаймлерБенц», составила 0,059. За счет смещения вилок на ф=80° и удалось снизить до 0,004. Кроме уменьшения нагрузки трансмиссии это дало и другой положительный результат: значительное снижение уровня шума на месте водителя.

Линия, соединяющая точки крепления штанг 0u, определяет ось продольного крена, положение которой влияет на продольный крен при торможении. Если направляющую функцию задней зависимой подвески осуществляют два наклонных рычага с каждой стороны, их продолжение будет определять центр продольного крена. Эти рычаги имеют разную длину для обеспечения поворота оси под действием бокового крена кузова в направлении недостаточной поворачиваемости автомобиля.

Вследствие этого как при одинарных, так и при двойных рычагах изменяется положение ведущего вала Н главной передачи, поворачивающегося вместе с балкой оси. При ходах сжатия и отбоя колес он поворачивается на угол ±т, поэтому изменяется Δβ1= Δβz1 — Δβz2 (см. рис. 2.86), возрастает u и в такой же степени увеличиваются нагрузки трансмиссии

Рис. 2.85. Промежуточная опора карданного вала, изготавливаемая фирмой «Фройденберг» и устанавливаемая фирмой БМВ на автомобили 7-й серии; в привулканизованной внутренней части 4 размещается шариковый подшипник. График показывает высокую эластичность выгнутой резиновой детали 3 в вертикальном и в боковом направлениях. Без нагрузки ось отверстия детали 3 расположена на 2 мм выше оси наружного кольца 2



Рис. 2.86. Расположение карданного вала по схеме Z (вид сбоку). Для предотвращения различных скоростей вращения на выходе коробки передач и на входе главной передачи углы β на обоих концах должны быть одинаковы (как показано на рисунке), а вилки шарниров — лежать в одной плоскости



Рис. 2.88. Расположение карданного вала по схеме W: а — вид сбоку; б — вид сверх