Высокоскоростной подвижный шарнир
В отличие от подвижных шарниров разных угловых скоростей, конструкции, применяемые в карданных валах, должны передавать значительно меньшие моменты, однако они в равной мере обеспечивают преимущество полной равномерности вращения. Из-за высокой частоты вращения уплотнительный чехол 4 помещен внутрь колпака 3 из стального листа (рис. 2.103), к которому он прижимается под действием центробежной силы. На этом рисунке показаны возможная величина смещения шарика от положения 1 до положения 2 и центрирование по периферии с посадкой H7/h6. Карданный вал с таким шарниром представлен на 2.93, а вариант его применения на полноприводном автомобиле — на 2.97 и 2.98.
Упругие дисковые муфты. Если главная передача легкового автомобиля с независимой задней подвеской или подвеской «Дедион» крепится к поперечине или кузову, то ведомый вал коробки передач и ведущий вал главной передачи располагаются соосно либо между ними имеется лишь небольшое постоянное угловое смещение. Несмотря на это эластичные подвески главной передачи и силового агрегата требуют наличия податливого соединения хотя бы на одном конце карданного вала. Для этой цели подходят, в частности, упругие дисковые муфты фирмы SGF. Передача крутящего момента в них осуществляется петельными комплектами из нейлоновых или вискозных нитей, которые, работая на растяжение, соединяют между собой крепежные втулки. Окружающий их слой резины осуществляет защитную функцию и может быть приспособлен к конкретным внешним воздействиям и особенностям работы.
Преимуществами таких муфт являются широкий диапазон свойств, обеспечивающих получение желательной характеристики колебаний, высокая нагрузочная способность, малые размеры и небольшой дисбаланс. Нормальное исполнение муфты допускает лишь небольшие углы в шарнире и малые осевые перемещения. В противном случае требуется муфта специальной конструкции. Результатом дальнейшей разработки в этом направлении является упругая дисковая муфта с сильно прогрессивной и различной характеристикой скручивания в тяговом и тормозном режимах. Эксцентрично размещенные резиновые подушки муфты находятся между малыми внутренними (в которые вставляются болты) и большими наружными втулками, на которые накладываются петельные комплекты. Резиновые подушки нагружаются на сжатие только при торможении двигателем. В тяговом режиме внутренние втулки уже после небольшого поворота приходят в контакт с наружными. За счет этого при торможении двигателем получается значительно более мягкая характеристика на скручивание, чем в нормальном режиме движения. Используя упоры, эти резиновые подушки можно расположить таким образом, что характеристика в обоих направлениях будет одинаковой. В рабочем диапазоне прямой передачи получается очень мягкая характеристика, а за счет включающихся в работу на низших передачах упоров предотвращаются слишком большие углы скручивания. Высокая частота вращения двигателя (а вместе с ним и карданного вала) требует наличия осевого центрирования.
Рис. 2.93. Составной карданный вал автомобиля «Опель-рекорд» с упругой дисковой муфтой слева (не показана), брызговиком перед опорой переднего вала, центральным подвижным шарниром равных угловых скоростей фирмы «Лёбро» и карданными шарнирами на концах. Шарнир равных угловых скоростей обеспечивает на высокоскоростных, нагруженных большими крутящими моментами валах требуемую плавность работы трансмиссии при ходах задней зависимости подвески. К тому же он отличается легкой осевой подвижностью под нагрузкой
Рис. 2.97. Полноприводный автомобиль «Пассат вариант синхро» фирмы «Фольксваген». Коробка передач расположена между передней главной передачей и раздаточной коробкой. Передача крутящего момента на заднюю главную передачу осуществляется карданным (шарнирным) валом. Хорошо видны длинные рулевые тяги, требуемые при подвеске с направляющими стойками, и задние косые рычаги; пятицилиндровый двигатель имеет переднее продольное расположение: 1—раздаточная коробка; 2—пятиступенчата я коробка передач; 3—карданный вал; 4— промежуточная опора; 5—шарнир равных угловых скоростей; 6—задняя главная передача
Рис. 2.98. Карданный вал автомобиля «Пассат вариант синхро». Из-за высокой частоты вращения двигателя применена составная конструкция карданного вала и только на центральной опоре сохранился еще карданный шарнир. Требуема я плавность вращения обеспечивается высокоскоростными шарнирами «Лёбро» на концах вала. Это шарниры одновременно компенсируют неточности установки, а также продольные и угловые перемещения между силовым агрегатом и задней главной передачей. Хорошо видны конические шестерни дифференциала раздаточной коробки и подвижная муфта блокировки: 1—ведущая шестерня главной передачи; 2—ведущий вал; 3—включатель блокировки дифференциала; 4—привод включения блокировки дифференциала; 5—карданный шарнир; 6—шарнир равных угловых скоростей; 7—центральная опора; 8—шарнир равных угловых скоростей; 9—подвижная муфта; 10—конические шестерни дифференциала; 11—полый вал
Рис. 2.103. Высокоскоростной подвижный шарнир, разработанный фирмой «Лёбро» для применения в карданных валах, со следующими характеристиками: осевая подвижность до 12 мм, угол в шарнире 10º, скорость вращения до 9000 мин—1; на испытательных стендах допускается скорость 12000 мин—1. При установке на автомобили должно соблюдаться условие nβ≤2000 для длительной работы; кратковременно допустимо nβ=3000. Из-за высокой скорости вращения и для предотвращения повреждений уплотнительный чехол помещен в колпак. Фирма «Опель» применяет такой шарнир на автомобиле «Рекорд», а БМВ — на автомобилях 5-й серии (Вид Б дан без крышки и присоединительного фланца)