Автомобіль / Кермове керування / Рульова колонка / Кардан, рульова колонка

Кардан, рульова колонка

Кардан, рульова колонка - деталь механічного привода керма, що передає обертання від рульової колонки до рульового механізму через один або кілька шарнірів. У канонічному словнику TESMA ця позиція має англійську назву Steering Column. На цій сторінці йдеться саме про карданний або проміжний вал як окрему деталь рульової колонки, а не про весь вузол колонки в зборі.

Карданний вал потрібний тому, що вісь рульового колеса та вхідний вал рульового механізму зазвичай не знаходяться на одній прямій. Шарнір дозволяє передавати крутний момент під кутом, а телескопічна секція у відповідних конструкціях компенсує монтажне положення та відносні переміщення деталей.

Несправність цього невеликого вузла може серйозно змінити відчуття на кермі. Зношений шарнір створює люфт і стук, кородований - закушування та нерівномірний опір, а пошкоджене шліцьове з'єднання може давати затримку між рухом керма та реакцією рульового механізму. Водночас аналогічні симптоми виникають у рейці, тязі, наконечнику та інших деталях кермового привода.

Головне правило TESMA: кардан рульової колонки не діагностують лише за місцем, де водій чує стук. Потрібно простежити передачу руху від керма до рейки та визначити, де саме виникає люфт, удар або надмірний опір.

Для чого потрібний кардан рульової колонки

Основні функції деталі:

передавати крутний момент від рульового колеса до рульового механізму;
дозволяти валам працювати під кутом один до одного;
компенсувати компонування моторного щита та підрамника;
у телескопічній конструкції компенсувати передбачені осьові переміщення;
забезпечувати механічний зв'язок між верхньою частиною кермового привода та рейкою;
у відповідних конструкціях брати участь у передбаченому аварійному складанні рульового привода.

Де розташований карданний вал

Зазвичай він знаходиться між нижньою частиною рульової колонки та вхідним валом рульової рейки або іншого рульового механізму.

Частина вала може проходити:

під панеллю приладів;
через моторний щит;
у моторному відсіку;
поруч із підрамником;
біля випускної системи або інших джерел тепла.

Розташування впливає на типові причини несправності. Нижній шарнір часто більше контактує з вологою, дорожньою сіллю та температурними перепадами, ніж верхня частина вала.

З чого складається вузол

Залежно від автомобіля проміжний рульовий вал може мати:

верхню секцію;
нижню секцію;
одну або дві карданні хрестовини;
телескопічне з'єднання;
зовнішні та внутрішні шліци;
затискні хомути;
спеціальні болти фіксації;
захисні ущільнення;
антикорозійне покриття;
передбачені конструкцією аварійні елементи.

Хрестовина рульової колонки

Ключовим компонентом карданного вузла є хрестовина рульової колонки. У словнику TESMA для неї використовується англійський термін Joint, Steering Column.

Її завдання - передавати обертання через змінений кут між секціями вала.

Справний шарнір повинен:

рухатися плавно;
не мати небезпечного люфту;
не закушувати;
не створювати ступінчастого опору;
не мати пошкодження посадочних зон;
надійно передавати крутний момент.

Телескопічна секція

У багатьох проміжних валах одна частина входить в іншу по шліцах. Це не означає, що з'єднання повинно довільно бовтатися.

Телескопічна конструкція може бути потрібна для:

монтажу вала;
компенсації геометрії вузлів;
обмежених переміщень кузова і підрамника;
аварійної деформації;
особливостей рульової колонки конкретної моделі.

Спосіб фіксації та допустиме осьове переміщення визначаються конструкцією. Універсальної норми люфту немає.

Шліцьові з'єднання

Шліци повинні передавати момент без прослизання та удару при зміні напрямку.

Проблеми виникають через:

знос профілю;
корозію;
неповну посадку після ремонту;
деформацію;
неправильне взаємне положення;
пошкодження затискного з'єднання;
встановлення невідповідного вала.

Як працює карданний шарнір

Коли водій повертає кермо, верхня секція створює крутний момент. Хрестовина передає його на наступну частину вала, навіть якщо дві осі розташовані під кутом.

При справному механізмі рух передається практично без відчутної затримки. Якщо у шарнірі або шліцах виникає зазор, при зміні напрямку спочатку вибирається люфт, а потім починається рух наступної деталі.

Саме цей момент водій може відчувати як:

клацання;
удар;
порожню зону керма;
легке постукування при реверсі.

Що відбувається при закушуванні хрестовини

Інша несправність протилежна люфту. Корозія або пошкодження опор шарніра збільшують тертя.

Тоді при обертанні керма:

зусилля поступово зростає;
шарнір проходить тугу зону;
опір різко зменшується;
через певний кут симптом повторюється.

Така циклічність є важливою діагностичною ознакою, але не абсолютним доказом: схожу нерівномірність можуть створювати інші механічні компоненти.

Основні несправності кардана рульової колонки

знос хрестовини;
корозійне заклинювання шарніра;
люфт телескопічної секції;
знос шліців;
деформація вала;
пошкодження після ДТП;
неповна посадка на вал рейки;
неправильне положення затискного болта;
ослаблення кріплення;
пошкодження різьби;
помилка складання після заміни рейки;
контакт вала з кузовом, кожухом або проводкою;
порушення геометрії після зміщення підрамника.

Люфт карданного вала

Люфт керма може виникати через зазор у хрестовині або шліцьовій секції, але сам симптом не вказує на конкретну деталь.

Під час перевірки важливо визначити:

чи рухається верхня частина вала одразу за кермом;
чи є затримка на хрестовині;
чи рухаються секції відносно одна одної;
чи реагує вхідний вал рейки одночасно;
чи з'являється зазор уже всередині рульового механізму.

Стук при зміні напрямку керма

Якщо при малому русі вправо-вліво чути одиночне клацання, це може бути момент вибирання зазору.

Перевіряють:

карданні шарніри;
шліцьові секції;
затискні з'єднання;
кріплення рейки;
внутрішній механізм рейки;
рульові тяги.

Окрема сторінка Стук у рульовому керуванні розглядає симптом на рівні всієї системи.

Стук на дрібних нерівностях

Телескопічна секція може створювати легкі удари при вертикальних переміщеннях кузова та підрамника. При цьому великий кутовий люфт керма іноді відсутній.

Але такий стук можуть передавати:

рульова рейка;
рульові тяги;
кріплення підрамника;
підвіска;
інші металеві компоненти.

Рульовий вал добре проводить звук, тому джерело не визначають лише на слух.

Важко крутиться кермо

Якщо кермо обертається важко, карданний вал є одним із механічних кандидатів.

Особливо підозріло, коли:

опір змінюється через однакові кути;
є відчутна ступінчастість;
після дощу або зими проблема посилилася;
на нижній хрестовині є сильна корозія;
підсилювач не має очевидних відхилень;
кермо туге навіть за умов, коли допоміжна система працює нормально.

Кермо погано повертається у центр

Кермо не повертається у центральне положення через будь-яке підвищене тертя у кермовому приводі.

Серед можливих причин:

туга хрестовина;
пошкоджений підшипник колонки;
внутрішнє тертя рейки;
шарніри підвіски;
геометрія коліс;
особливості або несправність підсилювача.

Тому заміна кардана виправдана тільки після локалізації його власного опору.

Корозія нижнього шарніра

На багатьох автомобілях нижня хрестовина працює у складніших умовах, ніж верхня.

На неї впливають:

волога;
дорожня сіль;
пил;
температурні цикли;
конденсат;
пошкодження захисного покриття.

Поверхнева іржа ще не означає, що шарнір несправний. Критичне значення має фактична рухливість та наявність корозії у робочих опорах.

Чи допомагає мастило

Розпилення мастила на тугу хрестовину іноді тимчасово змінює відчуття. Але це не означає, що деталь відремонтована.

Мастило не відновлює:

корозійні раковини;
зношені підшипникові поверхні;
зруйновані ущільнення;
зношені шліци;
деформований вал.

Крім того, частина шарнірів є необслуговуваною конструкцією.

Пошкодження після ДТП

Карданний вал може отримати осьове або бокове навантаження при деформації передньої частини кузова, підрамника або рульового механізму.

Після ДТП перевіряють:

прямолінійність секцій;
положення телескопічної частини;
шарніри;
шліци;
кріплення;
положення рейки;
стан рульової колонки;
вимоги виробника щодо заміни аварійно навантажених компонентів.

Деформований відповідальний рульовий вал не випрямляють "на око" для подальшої експлуатації.

Після заміни рульової рейки

Якщо симптом з'явився одразу після роботи з рейкою, перевіряють усе, що роз'єднувалося.

Типові помилки:

вал не повністю посаджений на шліци;
затискний болт встановлений неправильно;
вал з'єднаний у невідповідному положенні;
рейка не знаходиться у правильному механічному центрі;
підрамник змінив положення;
карданний шарнір пошкодили при демонтажі;
телескопічну секцію надмірно розтягнули або стиснули.

Чому важливий затискний болт

На частині конструкцій болт проходить через спеціальну канавку на валу. Тобто він не лише стягує хомут, а й механічно перешкоджає виходу вала із з'єднання.

Неправильний болт може:

не потрапити у канавку;
мати невідповідну міцність;
бути надто коротким;
не забезпечити правильну фіксацію;
пошкодити різьбу.

Тип кріплення, можливість повторного використання і момент затягування визначаються документацією автомобіля.

Чому не можна забивати вал на шліци

Ударний монтаж може:

пошкодити шліци;
деформувати хрестовину;
створити осьове навантаження на рульову рейку;
пошкодити телескопічну секцію;
змінити положення енергопоглинальних елементів.

Якщо вал не встановлюється штатно, потрібно знайти причину: неправильне положення, корозія, деформація або невідповідна деталь.

Чи можна переставити кардан на один шліц

Не слід робити це як спосіб вирівняти криве кермо. Конструкція може мати майстер-шліц, плоску ділянку або фіксоване положення під затискний болт.

Криве положення керма після ремонту спочатку вимагає перевірки:

механічного центру рейки;
положення рульового колеса;
довжини та регулювання тяг;
геометрії коліс;
правильності складання.

Контактний шлейф при роз'єднаному валу

Після від'єднання кардана рульове колесо не повинно безконтрольно обертатися.

Інакше можна:

втратити центральне положення керма;
перекрутити контактний шлейф;
пошкодити шлейф при наступному повному повороті;
змістити нуль датчика кута відносно механічного центру.

Як перевірити кардан без демонтажу

Уточнити симптом.
Перевірити історію ремонту або ДТП.
Встановити автомобіль у безпечне положення.
Перевірити кріплення рульової колонки.
Оглянути верхнє з'єднання кардана.
Оглянути нижнє з'єднання.
Перевірити положення затискних болтів.
Шукати сліди корозії.
Шукати деформацію.
Шукати сліди контакту з кузовом.
Виконувати невеликі рухи кермом вправо-вліво.
Спостерігати за верхньою секцією.
Спостерігати за хрестовиною.
Спостерігати за нижньою секцією.
Перевірити, чи реагує вал рейки без затримки.
Відчути шарнір на локальний удар за безпечних умов.
Плавно повернути кермо на більший кут.
Шукати повторюване закушування.
Порівняти рух вліво та вправо.
Перевірити люфт рульового керування в цілому.

Перевірка двома механіками

Один технік створює малі контрольовані рухи кермом, другий спостерігає за карданним валом та входом рейки.

Це допомагає побачити:

затримку між секціями;
рух у хрестовині;
клацання шліцьового з'єднання;
переміщення затискного хомута;
люфт уже на вході рейки.

Чому потрібні саме малі рухи кермом

При великому повороті зазор швидко вибирається, після чого всі деталі обертаються разом. Малі реверсивні рухи краще показують момент, коли одна секція вже почала рухатися, а наступна ще залишається нерухомою.

Як відрізнити люфт кардана від люфту рейки

Логіка проста:

верх вала рухається, а низ запізнюється - перевіряють карданний вузол;
нижня частина кардана та вхід рейки рухаються синхронно, а тяги реагують із затримкою - перевіряють рульовий механізм;
рейка передає рух, але колесо має зазор - перевіряють тяги, наконечники та інші зовнішні шарніри.

Як відрізнити тугу хрестовину від несправності підсилювача

Туга хрестовина часто створює механічну повторюваність у певних положеннях вала. Несправність підсилювача може більше залежати від обертів двигуна, напруги, температури, швидкості автомобіля або гідравлічного режиму.

Це лише напрям діагностики. Остаточний висновок роблять після роздільної оцінки механічного опору та роботи підсилювача.

Коли потрібний демонтаж

Якщо без роз'єднання неможливо точно визначити джерело тугого ходу, сервісна процедура може передбачати окрему оцінку:

рульової колонки;
карданного вала;
рульової рейки.

Під час такої роботи необхідно контролювати центральне положення, контактний шлейф, SRS, правильність шліцьових з'єднань та подальше складання.

Коли кардан потрібно замінити

Заміна обґрунтована, якщо підтверджені:

небезпечний люфт хрестовини;
корозійне заклинювання;
критичний знос шліців;
значний люфт телескопічної секції;
деформація вала;
пошкодження після ДТП;
пошкодження кріпильної зони;
невідновне пошкодження після неправильного демонтажу.

Коли достатньо замінити хрестовину

Для деяких конструкцій хрестовина рульової колонки існує як окрема запчастина. Для інших виробник передбачає заміну проміжного вала в зборі.

Перед локальним ремонтом потрібно перевірити:

чи є відповідна ремонтна деталь;
чи не пошкоджені вушка вала;
чи дозволяється розбирання;
як фіксуються чашки шарніра;
чи можна після ремонту гарантувати правильну геометрію та надійність.

Підбір нового кардана

Перевіряють:

VIN;
OE-номер;
тип рульової колонки;
тип рульової рейки;
довжину;
кількість секцій;
кількість шарнірів;
шліцьовий профіль;
діаметр з'єднань;
орієнтацію затискних хомутів;
положення канавок;
наявність телескопічної секції;
лівостороннє або правостороннє керування;
конкретну модифікацію кузова та підрамника.

Зовнішньо схожий вал може мати іншу довжину, фазування шарнірів або шліци.

Чому фазування шарнірів важливе

У валу з кількома карданними шарнірами взаємне положення вилок може бути конструктивно заданим. Неправильне складання здатне змінити рівномірність передачі обертання.

Якщо вал передбачений як нерозбірний або має заводське фазування, його не перебудовують довільно.

Загальна логіка заміни

Підтвердити несправність карданного вала.
Підібрати деталь за VIN/OE.
Перевірити сервісну процедуру.
Встановити рульовий механізм у потрібне положення.
Зафіксувати кермо від самовільного обертання.
Виконати вимоги безпеки SRS.
Отримати доступ до з'єднань.
Очистити монтажні зони.
Позначити положення, якщо це передбачено.
Зняти затискні болти.
Від'єднати вал без ударного навантаження.
Не пошкодити шліци.
Не обертати кермо після роз'єднання.
Порівняти нову і стару деталі.
Перевірити положення шарнірів.
Встановити вал у правильній орієнтації.
Переконатися у повній посадці шліців.
Встановити передбачене кріплення.
Затягнути за OE.
Перевірити, що болт займає правильне конструктивне положення.
Зняти фіксацію керма.
Перевірити плавність повороту.
Перевірити повний хід в обидва боки.
Перевірити люфт.
Перевірити положення керма.
За потреби перевірити датчик кута та електронні системи.
Виконати безпечну контрольну поїздку.

Після заміни

Обов'язково перевіряють:

відсутність люфту;
відсутність закушування;
відсутність клацання;
повний кут повороту;
відсутність контакту вала з іншими деталями;
правильне центральне положення керма;
відсутність попереджень SRS, EPS та ESC;
правильну реакцію автомобіля на дорозі.

П'ять практичних випадків

Випадок 1 - кермо тугішало через однакові проміжки

Гідропідсилювач перевірили, але тиск та насос не пояснювали симптом. Нижня хрестовина кардана мала сильну корозію і закушувала по одній осі.

Висновок: циклічний механічний опір потрібно шукати і в карданному шарнірі.

Випадок 2 - стук під кермом на бруківці

Рульову рейку підозрювали першою. Малі контрольовані рухи показали зазор у телескопічній частині проміжного вала.

Висновок: кардан може стукати на нерівностях навіть без великого кутового люфту.

Випадок 3 - після заміни рейки з'явилося клацання

Сам кардан був справний. Нижній затискний болт не займав передбачене положення в канавці вала, а з'єднання мало невеликий рух.

Висновок: правильність складання важливіша за просту перевірку "болт затягнутий".

Випадок 4 - новий кардан не усунув важке кермо

Старий вал мав поверхневу корозію, але рухався вільно. Після заміни симптом залишився, а подальша діагностика знайшла механічний опір в іншому вузлі.

Висновок: зовнішня іржа не є достатнім доказом несправності.

Випадок 5 - після ремонту загорілася помилка датчика кута

При від'єднаному кардані кермо кілька разів повернули. Після складання механічний центр і положення контактного шлейфа більше не збігалися.

Висновок: при роз'єднаному рульовому приводі рульове колесо потрібно контролювати.

30 типових помилок

Міняти кардан лише через стук під кермом.
Не перевіряти рульову рейку.
Не перевіряти рульові тяги.
Плутати люфт і закушування хрестовини.
Вважати будь-яку корозію причиною важкого керма.
Ігнорувати тугу хрестовину без люфту.
Не перевіряти телескопічну секцію.
Шукати люфт великими рухами керма.
Не використовувати малий реверсивний рух.
Не перевіряти затискні болти.
Встановлювати випадкове кріплення.
Не враховувати канавку під болт.
Затягувати кріплення без OE-даних.
Забивати вал молотком.
Підважувати його з навантаженням на рейку.
Пошкоджувати шліци при демонтажі.
Чистити шліци грубим методом зі зміною профілю.
Переставляти вал на шліцах для вирівнювання керма.
Не перевіряти механічний центр рейки.
Безконтрольно обертати кермо після роз'єднання.
Пошкоджувати контактний шлейф.
Не враховувати SRS при роботі з колонкою.
Зварювати телескопічний рульовий вал.
Випрямляти аварійно деформований вал без процедури.
Надмірно розтягувати телескопічну секцію.
Встановлювати вал іншої довжини через зовнішню схожість.
Не перевіряти фазування кількох шарнірів.
Мастилом маскувати корозійне заклинювання.
Не перевіряти повний хід керма після складання.
Не виконувати контрольну перевірку після ремонту.

Безпека

Карданний вал є частиною критичного механічного зв'язку між кермом і колесами.
Автомобіль не експлуатують із ненадійним затискним з'єднанням.
Підтверджене закушування, небезпечний люфт або деформація потребують ремонту до звичайної експлуатації.
При роз'єднанні вала рульове колесо захищають від неконтрольованого обертання.
Враховують систему SRS та контактний шлейф.
Не зварюють і не блокують телескопічні елементи без дозволеної OE-процедури.
Не використовують випадкові затискні болти.
Не змінюють шліцьові поверхні саморобною механічною обробкою.
Після складання перевіряють повну свободу керма до дорожнього тесту.
Моменти затягування, одноразовість кріплення та монтажне положення беруть із документації виробника.

Товарні групи TESMA

Кардан рульового валу - карданні та проміжні вали кермового привода.
Підвіска і рульове - компоненти кермового керування та ходової частини.
Рейка рульова та кріплення - рульові механізми та пов'язані компоненти.
Тяги рульові - деталі, через які рейка передає рух до керованих коліс.

Пов'язані сторінки бази знань TESMA

Що ще почитати на цю тему

FAQ - кардан рульової колонки

Що таке кардан рульової колонки?

Це проміжна деталь кермового привода, яка через шарніри передає обертання між рульовою колонкою та рульовим механізмом.

Як деталь називається англійською у словнику TESMA?

Для канонічної позиції використовується назва Steering Column.

Чому англійська назва схожа на назву всієї колонки?

Так побудований канонічний товарний словник TESMA. Поточна сторінка стосується саме карданного або проміжного вала як окремої деталі всередині кластера рульової колонки.

Для чого потрібна хрестовина?

Вона дозволяє передавати крутний момент між валами, які знаходяться під кутом.

Як проявляється знос хрестовини?

Можливі люфт, клацання, стук та удар при зміні напрямку керма.

Як проявляється корозійне заклинювання?

Кермо може обертатися ступінчасто, з періодичним зростанням та зменшенням опору.

Чому стукає кардан на дрібних нерівностях?

Можливий люфт телескопічної секції або шарніра. Але спочатку потрібно виключити рейку та інші деталі.

Чи може кардан зробити кермо важким?

Так. Заклинена хрестовина або деформований вал створюють механічний опір.

Чи може через кардан кермо погано повертатися назад?

Так, якщо шарнір рухається туго. Проте причинами також бувають рейка, підвіска та геометрія.

Чи можна визначити несправність за іржею?

Ні. Корозію потрібно оцінювати разом із фактичною рухливістю шарніра.

Чи допоможе мастило тугій хрестовині?

Може тимчасово змінити тертя, але не відновить пошкоджені робочі поверхні.

Чи можна їздити з люфтом кардана?

Підтверджений небезпечний люфт у силовому рульовому приводі потрібно усунути до звичайної експлуатації.

Чи можна їздити, якщо кардан закушує?

Не слід. Непередбачуване збільшення зусилля на кермі впливає на безпечність керування.

Як відрізнити люфт кардана від рейки?

Малими рухами простежують, де саме виникає затримка передачі обертання.

Чому для перевірки потрібні малі рухи кермом?

Вони краще показують зазор. При великому повороті люфт швидко вибирається.

Чому кардан може стукати після заміни рейки?

Можлива неповна посадка, неправильний затискний болт, пошкодження при демонтажі або помилка складання.

Чи можна забити кардан на шліци молотком?

Не слід. Удар може пошкодити шліци, шарнір, рейку або телескопічний механізм.

Чи можна переставити вал на один шліц, щоб вирівняти кермо?

Не слід використовувати цей метод без заводської процедури. Спочатку перевіряють механічний центр рейки та геометрію.

Навіщо фіксувати кермо при знятті вала?

Щоб не втратити центральне положення і не перекрутити контактний шлейф.

Чи можна замінити тільки хрестовину?

Залежить від конструкції. Для одних валів вона доступна окремо, для інших передбачена заміна вузла.

Чому важливий затискний болт?

В окремих конструкціях він додатково входить у канавку вала і механічно утримує з'єднання від роз'єднання.

Який момент затягування болта?

Універсального значення немає. Його визначають за VIN/OE та ремонтною документацією.

Чи можна повторно використовувати старий болт?

Тільки якщо це дозволено виробником конкретного автомобіля.

Як підібрати кардан?

За VIN/OE, довжиною, шліцами, шарнірами, монтажною геометрією та конкретним варіантом рульової системи.

Що перевірити після заміни?

Повний хід керма, люфт, плавність, кріплення, центральне положення, SRS/EPS/ESC та поведінку автомобіля на дорозі.

Яке головне правило TESMA?

Не міняти кардан за одним стуком. Спочатку потрібно локалізувати люфт або опір по всьому механічному ланцюгу від керма до коліс.

Висновок

Кардан, рульова колонка - важлива механічна деталь, яка дозволяє рульовій колонці передавати момент до рульового механізму через змінений кут. Хрестовини, шліцьові та телескопічні з'єднання повинні працювати без небезпечного люфту та закушування.

Несправність може проявлятися стуком, клацанням, люфтом керма, ступінчастим опором або поганим самоповерненням. Однак ті самі симптоми створюють рульова рейка, тяги, підсилювач і підвіска, тому заміна без локалізації дефекту часто не вирішує проблему.

Правило TESMA: карданний вал перевіряємо малими реверсивними рухами по всьому ланцюгу кермового привода, тугу хрестовину оцінюємо не тільки на люфт, а й на свободу руху, а під час заміни зберігаємо механічний центр та використовуємо тільки передбачені OE положення, кріплення і моменти затягування.