Передний привод.
Не утихают споры в водительском соозабществе о том, передний привод автомобиля лучше или задний. Каждый приводит свои доводы. Но никто в здравом уме не станет отрицать, что без наличия положительных качеств в каком бы то ни было устройстве, ни один производитель не станет производить это себе в убыток. Нам же остается только разобраться во всем плюсах и минусах переднего привода у автомобиля.
Привод передних колес.
Начнем с устройства трансмиссии переднеприводной машины и истории ее появления. При переднеприводной конструкции крутящий момент от двигателя передается на передние колеса. Такой тип привода автомобиля или, в английской транскрипции, FWD (Front Wheel Drive) стал применяться массово в машинах несколько позднее заднего. В 1929 году его стал использовать в серийном производстве автомобиля Карл Ван Ранст «Cord L29». В 70-е и 80-е годы наблюдается резкий рост производства переднеприводных машин. Сегодня их количество значительно превышает выпуск заднеприводных моделей. Это, в основном, массовые и не дорогие модели автомобилей. В зависимости от типа установки двигателя, различают следующие компоновки автомобилей с передним приводом: продольная установка двигателя перед осью, продольная установка двигателя за осью, продольная установка двигателя над осью, поперечная установка двигателя перед осью, поперечная установка двигателя за осью, поперечная установка двигателя над осью.
Устройство переднего привода автомобиля.
Выделяют три типа компоновки силового агрегата при переднем приводе:
- Последовательная компоновка, при которой двигатель, главная передача и коробка передач размещены друг за другом на одной оси;
- При параллельной компоновка двигатель и трансмиссия расположены на параллельных друг другу осях на одном уровне по высоте;
- Последний тип — «этажная» компоновка — двигатель расположен над трансмиссией.
Современные технологии позволяют практически уравнять передне- и заднеприводные автомобили с точки зрения потребительских качеств, безопасности и управляемости, но мы все-таки разберем преимущества и недостатки переднеприводных автомобилей. Итак, о преимуществах:
- переднеприводные автомобили, как правило, более компактны, их сборка менее затратная, следовательно, они более экономичны и дешевы;
- в связи с тем, что передние ведущие колеса нагружены достаточно сильно за счет двигателя, проходимость у переднеприводного автомобиля в большинстве случаев значительно лучше, чем у машины с задним приводом;
- при недостаточном опыте вождения, переднеприводный автомобиль легче освоить, особенно при парковке в зимнее время, так как его ведущие колеса направляют автомобиль более точно к месту стоянки;
- вырабатываемая двигателем энергия используется при повороте с большим КПД, так как передние приводящие колеса поворачиваются, а не движутся по касательной;
- в салоне нет необходимости размещать карданный тоннель, из-за отсутствия в конструкции кардана, в связи с чем увеличивается объем кабины.
Однако, не смотря на большое количество положительных моментов, автомобили с передним приводом обладают и достаточным количеством недостатков, а именно:
- у них плохая, в сравнении с задним приводом, маневренность в поворотах из-за ограниченности угла шарнирами равных угловых скоростей (ШРУС);
- по причине одновременного выполнения передними колесами двух функций – тяги и поворота, задние колеса просто «тащатся» за ними, что приводит к недостаточно «острой» управляемости;
- двигатель жестко закреплен с кузовом автомобиля, а это приводит к передаче вибраций от силового агрегата на кузов;
- при разгоне машины на ее рулевое колесо передается реактивное усилие;
- из-за перераспределения при старте нагрузки назад, передние колеса разгружаются, что приводит к пробуксовке автомобиля;
- для переднеприводного автомобиля действует ограничение по мощности. При установке двигателя мощнее 200 л.с. значительно увеличивается нагрузка на узлы ходовой части, что приводит к плохой управляемости машины.
Все сказанное выше говорит о том, что прежде чем начать управлять переднеприводным автомобилем, нужно досконально изучить теорию, по возможности с опытным инструктором. Особо внимательным нужно быть при вождении по скользкой дороге и помнить, что выход из заноса на заднеприводных и переднеприводных машинах отличаются кардинальным образом.
Описание конструкции приводов передних колес автомобиля с коробкой передач JH3
1 – корпус наружного шарнира;
2 – большой хомут крепления чехла наружного шарнира;
3 – чехол наружного шарнира;
4 – малый хомут крепления чехла наружного шарнира;
5 – демпфер;
6 – вал привода правого колеса;
7 – малый хомут крепления чехла внутреннего шарнира привода правого колеса;
8 – чехол внутреннего шарнира привода правого колеса;
9 – большой хомут крепления чехла внутреннего шарнира привода правого колеса;
10 – корпус внутреннего шарнира привода правого колеса;
11 – трехшиповик внутреннего шарнира привода левого колеса;
12 – держатель чехла внутреннего шарнира привода левого колеса;
13 – чехол внутреннего шарнира привода левого колеса;
14 – хомут крепления чехла внутреннего шарнира привода левого колеса;
15 – вал привода левого колеса.
Приводы колес с шарнирами равных угловых скоростей (ШРУСами) служат для передачи крутящего момента от главной передачи к ведущим колесам при различных углах поворота колес и ходах подвески.
При конструировании приводы стараются делать одинаковой длины, т. к. это условие обеспечивает равенство сил и моментов, возникающий на ведущих колесах. Выполнить это условие на автомобиле с поперечным расположением силового агрегата сложно, поэтому на таких автомобилях, как правило, правый привод значительно длиннее левого привода.
Для автомобиля с коробкой передач JH3 были применены конструктивные решения, позволяющие сблизить длины приводов ведущих колес. Длины приводов ведущих колес сближены за счет разной конструкции внутренних шарниров. Для того, чтобы увеличить длину привода левого колеса, корпус внутреннего шарнира привода выполнен внутри картера коробки передач. Для того, чтобы уменьшить длину привода правого колеса, корпус внутреннего шарнира отодвинут от картера коробки передач. Для этого в конструкцию коробки передач был введен дополнительный элемент — шлицевой вал, который выполнен за одно целое с полуосевой шестерней дифференциала.
На валу привода правого колеса установлен резиновый демпфер. Наружные и внутренние шарниры приводов (типа Трипод) имеют разные конструкции. Шарниры приводов закрыты грязезащитными чехлами.
Элементы внутреннего шарнира привода правого колеса
1 – вал привода;
2 – малый хомут крепления чехла;
3 – чехол шарнира;
4 – большой хомут крепления чехла;
5 – грязеотражатель;
6 – корпус шарнира;
7 – пружина;
8 – стопорное кольцо трехшиповика;
9 – упорная шайба пружины;
10 – трехшиповик.
Внутренний шарнир привода обеспечивает возможность угловых перемещений подвески и компенсирует взаимные перемещения подвески и силового агрегата за счет изменения длины вала привода. Внутренний шарнир — разборный. На шлицевом конце вала привода со стороны внутреннего шарнира установлена ступица с тремя шипами — трехшиповик, на каждом из шипов (цапфе) которого расположен ролик с наружной сферической поверхностью, вращающийся на игольчатом подшипнике. Игольчатый подшипник фиксируется от смещений вдоль оси шипа запорным кольцом, надетым на стопорное кольцо, расположенное в проточке шипа. Трехшиповик зафиксирован на валу привода стопорным кольцом. Взаимные перемещения подвески и силового агрегата компенсируются перемещением роликов трехшиповика в продольных пазах корпуса внутреннего шарнира.
Внутренние шарниры приводов левого и правого колес невзаимозаменяемы.
Элементы внутреннего шарнира привода левого колеса
1 – хомут крепления чехла на наружном кольце подшипника;
2 – грязезащитный чехол шарнира;
3 – держатель чехла;
4 – стопорное кольцо трехшиповика;
5 – трехшиповик;
6 – подшипник;
7 – грязеотражатель.
Наконечник корпуса внутреннего шарнира привода правого колеса надевается на шлицевой вал, выходящий из картера коробки передач и выполненный заодно с полуосевой шестерней дифференциала (для наглядности показано на демонтированной коробке передач).
Пружина, установленная внутри корпуса внутреннего шарнира привода правого колеса, обеспечивает прижим корпуса шарнира к полуосевой шестерне дифференциала при работе подвески.
Корпус внутреннего шарнира привода левого колеса расположен в коробке передач и выполнен заодно с левой полуосевой шестерней дифференциала (показано при снятом приводе).
Подшипник (в сборе с сальником) внутреннего шарнира левого привода
На валу привода левого колеса за трехшиповиком внутреннего шарнира установлен игольчатый подшипник в сборе с сальником.
Внутреннее кольцо подшипника напрессовано на вал привода и вращается вместе с ним. На неподвижном наружном кольце подшипника хомутом закреплен защитный чехол внутреннего шарнира. Другим своим концом чехол шарнира через металлический фланцевый держатель крепится к картеру коробки передач.
Сальник, установленный в наружном кольце подшипника, предотвращает утечку масла из коробки передач по валу привода. Сальник подшипника закрыт от грязи пластмассовым грязеотражателем, установленным на валу.
Примечание:
При повреждении грязезащитного чехла шарнира или сальника подшипника произойдет утечка масла из коробки передач.
Наружный шарнир привода
1 – кулак;
2 – ролик;
3 – трехшиповик;
4 – корпус шарнира.
Наружный шарнир привода обеспечивает передачу крутящего момента при различных углах поворота ведущих колес. Наружные шарниры приводов обоих колес одинаковы, выполнены неразборными и не демонтируются с валов.
Наружный шарнир состоит из корпуса, в котором жестко закреплен трехшиповик с роликами, вращающимися на игольчатых подшипниках, и кулака, выполненного заодно с валом привода. При взаимных угловых смещениях корпуса и кулака шарнира ролики трехшиповика перекатываются в продольных пазах кулака.
Корпус наружного шарнира шлицевым хвостовиком входит в шлицевое отверстие ступицы колеса и крепится гайкой подшипника ступицы.
В наружные шарниры обоих приводов и внутренний шарнир правого привода заложена консистентная смазка MOBIL CVJ 825 BLACK STAR на весь срок их службы.
Пополнение или замена смазки, а также какое-либо другое обслуживание валов приводов колес в процессе эксплуатации автомобиля не требуется. Владельцу автомобиля необходимо лишь следить за состоянием защитных чехлов шарниров и хомутов их крепления, а также за состоянием сальника подшипника внутреннего шарнира левого привода.
Поврежденный чехол необходимо как можно быстрее заменить, так как попадание грязи в смазку вызывает быстрый износ деталей шарнира и выход его из строя, а повреждение резинового чехла или сальника подшипника внутреннего шарнира левого привода приведет к утечке масла из коробки передач и к выходу ее из строя. При установке нового чехла шарнира хомуты его крепления также следует заменить новыми.
В случае выхода из строя наружного шарнира необходимо заменить весь привод в сборе, а при выходе из строя внутреннего шарнира привода можно заменить только шарнир.
Подшипник (в сборе с сальником) внутреннего шарнира привода левого колеса поставляется в запасные части вместе с защитным чехлом. Этот же подшипник применяется на автомобилях Renault: Megan, Scenic, Clio, Twingo, Kangoo; Citroёn Saxo; Peugeot 106; Volvo: 440, 460, 480. Но защитный чехол шарнира у этих автомобилей другой.
Приводные валы. Изучаем конструкцию
Вообще, большинство машин на наших дорогах имеет крайне схожий конструктив. Все, что находится в рамках "новое до миллиона" и является легковым автомобилем (не внедорожником типа УАЗа) совпадает по компоновке процентов на 90%. Ну, VAG, может, еще выделяется в силу своей самобытности. А так — форды, опели, шевроле, корейцы, французы, японцы — все имеют одинаковую компоновку в указанной ценовой категории.
Вкратце эта компоновка описывается так:
— двигатель — рядная четверка объемом в диапазоне 1.0-2.0, расположенная поперек;
— коробка передач присоединена к двигателю слева (по ходу движения автомобиля);
— на левое колесо идет короткий приводной вал, на правое — длинный.
Вот именно о приводных валах в таком конструктиве мы и поговорим поподробнее, поскольку аналогичную лекцию частенько приходится проводить устно, разъясняя владельцу обслуживаемого автомобиля суть производимых операций.
Рассматривать мы будем правый приводной вал, потому что он немного "сложнее". Ну и еще потому, что левого в распоряжении нашей редакции не оказалось.
Зато есть приведенные на фотографии два старых правых приводных вала, один из которых уже разделен на части.
Пойдем детально слева направо. В самой крайней левой части фото — внешний ШРУС (шарнир равных угловых скоростей). Из него торчит "палка" со шлицами, которая вставляется в ступицу автомобиля. Вот эта часть более крупно:
Шлицы сопрягаются с ответной частью ступицы, и передают вращение на колесо. На резьбовую часть снаружи накручивается ступичная гайка, фиксирующая ШРУС в ступице. Заодно она же фиксирует (прижимает) внешнюю и внутреннюю обоймы ступичного подшипника, но об этом как-нибудь в другой раз. Количество шлицов — важный параметр ШРУСа, так как бывает, что в зависимости от модели, поколения и т.д. — количество шлицов может отличаться. Стало быть, ШРУСы на казалось бы одну и ту же машину могут различаться. Этот параметр, как правило, указан в описании запчасти в интернет-магазинах, и на него надо обращать внимание при заказе.
Что касается специфики слесарных работ — настоятельно рекомендуется перед запихиванием ШРУСа в ступицы пройтись по шлицам стальной щеткой и щедро мазнуть их литолом. В противном случае через какое-то время шлицы закиснут в ступице, и придется выколачивать шрус с привлечением молотка.
Далее на корпусе ШРУСа видны зубцы. Вот они с другого ракурса:
Несмотря на весь свой брутальный вид — эта часть корпуса относится скорее к электронике, нежели к механике. В поворотном кулаке установлен датчик АБС, и когда эти зубцы проходят мимо датчика, на его выходе изменяется уровень сигнала. Опять же, это важный параметр ШРУСа — например, бывают комплектации автомобилей без АБС (правда, это уже скорее преданья старины глубокой), и там этих зубцов на корпусе нет. ШРУС без зубцов на корпусе запросто может подходить чисто механически, но АБС работать не будет. Кроме того, важно и количество этих зубцов. Как и количество шлицов, это указывается в описании детали. Если установить ШРУС с другим количеством зубцов — АБС будет работать некорректно. Раскроем эту тему чуть подробнее. Прохождение зубца мимо датчика — это прямоугольный импульс на сигнале с датчика. При создании системы АБС конструкторы, разумеется, знают количество зубцов на корпусе ШРУСа, и закладывают в программу, что именно 48 (например) импульсов соответствуют одному обороту колеса. Исходя из этого и рассчитывается скорость вращения колеса. Если поставить ШРУС с другим количеством зубцов — система АБС не будет об этом знать. Если окажется, например, 40 зубцов — получится, за один фактический оборот колеса система АБС примет 0,8 оборота. То есть, скорость вращения этого колеса будет отображаться в системе на 20% ниже фактической. В лучшем случае АБС выдаст ошибку и выключится. В худшем — начнет неадекватно отрабатывать. На этом, пожалуй, надо и закончить про зубцы. Разве что добавить, что в современных авто чаще всего уже отказываются от такой реализации, а вместо этого ставят магнитное кольцо с одной стороны ступичного подшипника, и датчик находится также возле подшипника. То есть, если машина с АБС — совсем необязательно, что внешние ШРУС должны быть с этим зубчатым кольцом.
Теперь возвращаемся обратно к механике. Сам внешний ШРУС имеет классическую конструкцию — 6 шариков, сепаратор и прочие детали, неизменные со времен каноничной "девятки" жигулей:
Он надевается на вал, и фиксируется внутри стопорным кольцом. Это чаще всего существенно затрудняет его демонтаж, и латунный/медный молоток при его снятии — наш лучший друг. Колотить железным молотком (без выколотки из мягкого металла или дерева) можно, только если сразу известно, что он подлежит замене. На конструкции самого ШРУС заострять внимание не будем, скажем только, что он фиксируется на приводном валу жестко и не имеет возможности перемещаться в продольном направлении.
Также скажем, что смазка в ШРУСах крайне чувствительна к влаге. При малейшей негерметичности пыльника она начинает вбирать в себя эту самую влагу, превращаясь из смазки в некоторое подобие абразива, который крайне негативно влияет на продолжительность жизни узла. Так что обнаруженный рваный пыльник ШРУС — повод к немедленной его замене. Иногда это помогает сохранить жизнь ШРУСу. Хотя чаще всего уже нет.
Неисправности этого ШРУСа обычно проявляются в виде хруста при движении с вывернутыми колесами. А при большом износе — и на прямолинейном движении.
На этом закончим про внешний ШРУС и пойдем дальше вправо (если по самому первому фото). Дальше идет сам по себе вал — он не представляет собой ничего интересного, просто железная палка. Ну, не просто, конечно — как минимум, это прямая палка, обеспечивающая отсутствие биений, и т.п. — но в целом там нет ничего интересного с точки зрения механика.
А вот после вала идет внутренний ШРУС, и на нем мы остановимся поподробнее. Вот как он выглядит, будучи уже разделенным на две части:
Итак, про его особенности. Во-первых, в его конструкции принципиально нет шариков. Внутренний ШРУС имеет конструкцию, которая называется "трипод" или "трипоид". Называют как придется, а официально утвержденной терминологии найти не удалось.
С одной стороны у такой конструкции — три (отсюда, собственно, и "трипод") шипа с надетыми на них игольчатыми подшипниками. Эта деталь надета на шлицы вала и зафиксирована стопорным кольцом:
С другой стороны идет так называемый "стакан", куда трипод и вставляется:
Такая конструкция заложена не просто так. Вообще, она обеспечивает меньшие углы поворота, чем шариковый ШРУС, примененный снаружи. Но возле коробки передач такой необходимости и нет — большие углы нужны на поворачивающемся колесе. Зато трипоидный ШРУС дает возможность изменения общей длины вала, а такая возможность необходима для независимой подвески — ведь длина вала изменяется в зависимости от того, выше или ниже находится колесо машины (грубо говоря, от степени сжатости пружины подвески).
Вот для демонстрации последовательно три фотографии — прямое положение, положение под углом, и положение под углом с "выдвинутым" триподом. Последнее примерно соответствует его позиции с вывешенным колесом:
Забавной особенностью трипоидного ШРУС является то, что его две половинки никак не фиксируются относительно друг друга. То есть, снятый приводной вал, например, будет держаться только за счет пыльника. Впрочем, ничего страшного в этом нет — конструкция подвески такова, что в собранном и исправном виде она не дает валу перемещений больше допустимых пределов.
Еще один аспект — смазка для внутренних ШРУС. Она отличается от той, что применяется для внешних ШРУСов. Даже на вид — смазка внутренних ШРУС по консистенции (да и по цвету) напоминает мёд, а для внешних — скорее, похожа на графитку. Вообще, эти смазки — предмет множественных обсуждений в интернетах, но нигде нет достоверной информации. Чаще всего все сводится к ряду сообщений вида "заложил в трипод смазку от внешнего ШРУС, 5 тысяч километров — полет нормальный". Более долгих отчетов о тестировании не встречается. Не исключено, что потому что потом автор сильно раскаивается в своем решении не заморачиваться, и покупает новый внутренний ШРУС.В общем, настоятельно рекомендуется шерстить каталоги на предмет смазки под конкретную марку и модель, и закладывать именно ее. Наше личное предположение — разная вязкость смазок обусловлена разницей в размерах элементов. Во внешнем ШРУС самый мелкий элемент — шарик диаметром в районе одного сантиметра. А в триподе — иголка толщиной в миллиметр-два. И вязкая смазка внешнего ШРУС просто "не залезет" между иголками и обоймой подшипника.
А если заложить неправильную смазку — есть риск ушатать дорогостоящий узел. Проявляется его износ обычно или вибрациями на скорости, или лязганьем при резком сбросе/наборе газа. Далеко не на все машины есть внутренний ШРУС как отдельный узел. Например, на Peugeot 206 (вал от которого мы сейчас и рассматриваем), стакан ШРУСа конструктивно неотделим от вала, поэтому заказывать при его износе придется вал в сборе. В отдельных запчастях зато есть пыльник этого ШРУС, и на его конструктивную особенность тоже стоит обратить внимание. Она заключается в наличии специальных утолщений под выемки в "стакане":
Что ж, приступим к дальнейшему движению по приводному валу. Дальше у нас — подвесной подшипник:
Он без особых затей напрессован на вал. С одной стороны его внутренняя обойма упирается в прилив на корпусе ШРУС, а с другой — зафиксирована стопорным кольцом, которое точно так же напрессовывается. Этот подшипник тоже изнашивается, и начинает издавать гул или хрустеть — иногда при движении на скоростях выше определенной, иногда — на режимах интенсивного разгона. Стоимость его невелика, но для замены надо точно так же целиком снимать вал.
Кстати, подвесной подшипник как раз присутствует далеко не везде. Он есть, например, в Peugeot/Citroen, Renault и Ford. Но его нет в Mitsubishi Lancer 9, и еще в ряде автомобилей. На последних — внутренний ШРУС стоит прямо возле выхода из коробки передач, и сам вал — одна очень длинная "палка" (в отличие от рассматриваемого, где "палки" две и коротких). Скорее всего, введение конструкции с подвесным подшипником — это решение для того, чтобы выровнять длину между ШРУСами на левом и правом валах. Возможно, это помогает победить увод автомобиля в сторону при интенсивном разгоне — проблема, обусловленная как раз разницей длин правого и левого вала. К сожалению, мы не располагаем информацией, однозначно подтверждающей или опровергающей данное предположение.
И вот, наконец, добрались до конца, до той части вала, которая вставляется в коробку. Вот она:
Тут тоже все просто. Шлицы, через которые передается вращение, и утолщение — именно оно прилегает к сальнику, предотвращая утечку масла из коробки передач. Уточним сразу, что рассматриваем мы вал от автомобиля с МКПП. На автомобиле с классическим автоматом или вариатором конструктив немного другой, так как там масло в коробке находится под давлением, и часто из коробки торчит уже "сухая" часть со шлицами. Так, например, сделано на коробке DP0 на Renault Megane.
Ну и в заключение — словесное описание процедуры снятия приводного вала:
— слить масло из МКПП;
— скинуть колесо;
— открутить ступичную гайку;
— отсоединить шаровую опору от поворотного кулака (это даст поворотному кулаку достаточную степень свободы, чтобы внешний ШРУС вышел из ступицы);
— если есть — освободить подвесной подшипник;
— снять вал.
Эта, хоть и не очень сложная процедура, занимает минимум полчаса — при условии отсутствия засад, как таковых — приржавевших или ломающихся болтов, и т.д.
По-хорошему, если хочется гарантированно обойтись без вынужденных задержек, крайне желательно иметь в хозяйстве новые:
— ступичную гайку (по сервис-мануалу она одноразовая);
— гайку (и болт, если он конструктивно есть) шаровой опоры.
Также перед снятием обязательно надо ознакомиться, помимо основной проблемы:
— с состоянием сальника вала в коробке передач;
— с состоянием пыльников ШРУС.
И если что-то из описанного вызывает подозрения — сменить за один заход, что позволить несколько сэкономить на работах.
А если пробег уже большой и масло в коробке давно не менялось — это как раз отличный повод его обновить.
На этом, пожалуй, и все. На сегодня наша команда чумазых просветителей прощается с вами и отправляется на поиск новых тем для рассказа.