Автомобиль / Трансмиссия / Приводы колес / Крестовина карданного вала

Крестовина карданного вала

Крестовина карданного вала - центральный силовой элемент карданного шарнира, соединяющий две вилки и позволяющий передавать крутящий момент между валами, оси которых расположены под углом. Корректный английский технический термин для крестовины - U-Joint Cross, а карданный шарнир в сборе называется Universal Joint.

Крестовина работает совместно с подшипниковыми чашками, игольчатыми подшипниками, уплотнениями и стопорными элементами. На многих карданных передачах этот узел обеспечивает подвижное соединение карданного вала с фланцевой вилкой коробки передач, раздаточной коробки, редуктора или другой части приводной линии.

Главное правило TESMA: отсутствие заметного люфта не доказывает исправность крестовины. Игольчатый подшипник может корродировать или заклинивать, поэтому шарнир начинает двигаться туго или ступенчато еще до появления большого зазора. При диагностике одновременно проверяют люфт, плавность движения, чашки, фиксацию, рабочие углы и всю карданную передачу.

Крестовина и карданный шарнир - в чем разница

U-Joint Cross - центральная крестообразная деталь с четырьмя цапфами.
Universal Joint - карданный шарнир в сборе, включающий крестовину, подшипниковые чашки, игольчатые ролики, уплотнения и сопряженные вилки.

Страница Износ карданного шарнира посвящена неисправности и ее причинам. Текущая страница описывает крестовину как отдельную деталь, ее конструкцию, подбор, дефектовку и замену.

Где устанавливается крестовина

Universal Joint может располагаться:

возле коробки передач;
возле раздаточной коробки;
возле переднего или заднего редуктора;
между секциями многосекционного карданного вала;
в составе двойного карданного шарнира;
в других точках приводной линии.

Не все карданные передачи используют крестовины. На отдельных автомобилях применяются ШРУСы, эластичные муфты карданного вала или комбинированные схемы.

Устройство крестовины

Типичный узел включает:

крестообразное тело;
четыре цапфы;
четыре подшипниковые чашки;
игольчатые ролики;
уплотнения;
смазку;
стопорные кольца, пластины, скобы или другой способ фиксации;
пресс-масленку на обслуживаемых исполнениях, если она предусмотрена.

Конкретные конструкции различаются, поэтому процедуру одной серии U-Joint нельзя автоматически переносить на другую.

Цапфы крестовины

Цапфа является точно обработанной рабочей поверхностью для игольчатых роликов.

Проверяют:

выработку;
коррозию;
задиры;
питтинг;
перегрев;
изменение цвета;
следы неправильного демонтажа.

Новая смазка не восстанавливает поврежденную поверхность цапфы.

Игольчатые подшипники

В классической конструкции между цапфой и чашкой работают тонкие ролики.

Проблемы возникают при:

недостатке смазки;
попадании воды;
повреждении уплотнения;
смещении ролика при сборке;
выпадении роликов;
перекосе чашки;
деформации вилки;
неправильной геометрии приводной линии.

Подшипниковые чашки

Чашка должна быть правильно установлена в отверстии вилки без перекоса.

Проверяют:

наружную посадочную поверхность;
рабочую дорожку;
коррозию;
трещины;
следы проворачивания;
уплотнение;
правильную фиксацию.

Стопорные элементы

Чашки могут удерживаться внутренними или наружными стопорными кольцами, пластинами, скобами, U-болтами или другими деталями.

После сборки проверяют:

полную посадку стопорного кольца;
чистоту канавки;
отсутствие деформации;
правильную толщину кольца;
положение чашки;
свободное движение шарнира.

Обслуживаемые и необслуживаемые крестовины

Обслуживаемая конструкция

Может иметь пресс-масленку и внутренние каналы для подачи смазки.

Тип смазки и периодичность определяются документацией конкретного узла.

Необслуживаемая конструкция

Может иметь заводскую смазку и герметичные подшипниковые чашки без регламентной повторной смазки.

Отсутствие масленки не является признаком некомплектности. Самостоятельно сверлить крестовину для установки штуцера нельзя.

Все ли крестовины имеют игольчатые подшипники

Большинство традиционных дорожных карданных шарниров использует игольчатые ролики, однако существуют специализированные исполнения. Конкретную конструкцию определяют по применяемости детали.

Как работает карданный шарнир

Хрестовина позволяет двум вилкам изменять взаимный угол во время вращения и передавать крутящий момент между агрегатами, расположенными не на одной оси.

Рабочий угол Universal Joint влияет на динамику карданной передачи. Неправильная геометрия увеличивает колебания и нагрузки.

Универсального допустимого рабочего угла для всех автомобилей нет.

Фазировка карданного вала

При использовании двух классических крестовин взаимное положение вилок должно соответствовать конструкции вала. Это называется Propshaft Phasing.

Неправильное соединение секций после ремонта способно вызвать вибрацию даже с новыми исправными крестовинами.

Проверяют:

заводские метки;
положение вилок;
положение шлицевого соединения;
схему конкретного карданного вала.

Рабочий угол и ресурс

На условия работы крестовины влияют:

опоры двигателя;
опоры коробки передач;
опоры редуктора;
высота подвески;
положение подвесного подшипника;
геометрия креплений;
правильность сборки карданного вала.

Если новая крестовина быстро выходит из строя, нужно искать причину ненормального нагружения.

Основные симптомы неисправности

стук при трогании;
щелчок при смене направления тяги;
вибрация под нагрузкой;
вибрация на определенной скорости;
периодический писк;
скрип;
гул;
люфт;
заедание;
ступенчатое движение;
ржавая пыль возле чашек;
утечка смазки;
перегрев чашки.

Ни один из этих симптомов сам по себе не является доказательством неисправности крестовины.

Стук при трогании

При подаче крутящего момента зазоры трансмиссии выбираются. Изношенная крестовина может создать удар.

Но также проверяют:

шлицы карданного вала;
муфту карданного вала;
дифференциал;
раздаточную коробку;
приводные валы;
опоры агрегатов;
крепления.

Для локализации полезна Проверка люфтов трансмиссии.

Люфт крестовины

Необходимо оценивать относительное перемещение вилок, не суммируя зазоры всей трансмиссии.

Проверяют:

радиальный люфт чашек;
окружной люфт;
осевое положение чашек;
движение чашки в вилке;
стопорные элементы.

Универсального допустимого люфта для всех конструкций нет.

Неисправность без люфта

Коррозия или повреждение игольчатых подшипников могут привести к тому, что Universal Joint:

движется туго;
имеет жесткие положения;
движется рывками;
перегревается;
не имеет при этом заметного свободного люфта.

Поэтому одной проверки раскачиванием недостаточно.

Заедание около центрального положения

Износ или коррозия могут формироваться на ограниченной части рабочих поверхностей. При дефектовке шарнир проверяют по всему доступному диапазону движения.

Ржавая пыль

Бурый налет возле уплотнения может указывать на проникновение влаги и коррозию подшипникового узла.

Его необходимо отличать от дорожного загрязнения.

Черная пыль

Темный налет сам по себе не является диагнозом. Оценивают источник, состояние уплотнения и самого подшипника.

Писк и скрип

Сухой или корродированный Universal Joint иногда создает периодический звук, связанный с частотой вращения карданного вала.

Одновременно исключают:

тормозные детали;
защитные экраны;
подвесной подшипник;
выпускную систему;
контакт других деталей с валом.

Вибрация при разгоне

Изношенная или заклиненная крестовина может быть одним из источников вибрации при разгоне.

Дополнительно проверяют:

балансировку карданного вала;
радиальное биение;
рабочие углы;
фазировку;
подвесной подшипник;
его резиновую опору;
муфту;
шлицы;
фланцы;
опоры агрегатов;
колеса и шины.

Как отличить карданную вибрацию от моторной

Связь преимущественно со скоростью автомобиля направляет проверку к вращающимся компонентам трансмиссии и колесам.
Если тот же симптом воспроизводится на неподвижном автомобиле при соответствующих оборотах двигателя, крестовина становится менее вероятным источником.
Сильное изменение симптома при переходе от тяги к накату требует проверки углов, шарниров, опор и шлицев.

Полная методика приведена на странице Диагностика карданной передачи.

Вибрация после замены крестовины

Проверяют:

правильность детали;
размер чашек;
стопорные кольца;
перекос чашек;
положение игольчатых роликов;
свободу движения;
состояние вилок;
фазировку;
монтажные метки;
фланцевое крепление;
подвесную опору;
балансировочные грузы.

Почему новый шарнир стал тугим

Возможны:

перекос чашки;
смещенный ролик;
неполная посадка стопорного кольца;
грязь в канавке;
неправильное кольцо;
деформация вилки;
ошибка размера;
повреждение при запрессовке.

Эксплуатировать явно заклинивающий новый Universal Joint в надежде, что он сам разработается, не следует.

Смазка крестовины

Смазывают только конструкцию, для которой это предусмотрено.

Перед обслуживанием определяют:

тип крестовины;
наличие пресс-масленки;
требуемую смазку;
процедуру;
интервал обслуживания.

Необслуживаемую герметичную конструкцию не следует самостоятельно переделывать под масленку.

Можно ли смешивать смазки

Без подтвержденной совместимости не следует. Используют материал, соответствующий требованиям конкретного Universal Joint.

Поможет ли смазка при люфте

Нет. Она не восстанавливает изношенные цапфы, чашки и ролики.

Поможет ли смазка при заедании

При сервисной исправной конструкции правильная смазка является частью обслуживания. Но коррозия, задиры или поврежденные ролики требуют ремонта.

Двойной карданный шарнир

Double Cardan Joint содержит две крестовины и центрирующий механизм.

Проверяют:

обе крестовины;
центрирующий узел;
направляющие элементы;
смазку;
плавность движения.

Неисправность центрального узла не устраняется заменой одной крестовины.

Крестовина и муфта карданного вала

Это разные элементы.

U-Joint Cross образует механический карданный шарнир.
Эластичная муфта передает момент через упругий элемент и имеет демпфирующие свойства.

Крестовина и карданный ШРУС

Universal Joint не является шарниром равных угловых скоростей. Эти узлы имеют разную кинематику и диагностируются по-разному.

Когда крестовину меняют

Основаниями могут быть подтвержденные:

люфт;
заедание;
ступенчатое движение;
коррозия;
повреждение чашек;
перегрев;
разрушение игольчатых роликов;
повреждение цапф;
механическое разрушение крестовины.

Когда отдельной замены недостаточно

Ремонт карданного вала в сборе может быть необходим при:

деформации вилки;
разбитых отверстиях чашек;
повреждении трубы;
нарушении геометрии;
износе шлицев;
повреждении фланца;
неисправности нескольких шарниров;
необходимости сварочных работ и последующей балансировки.

В таких случаях рассматривают Ремонт карданного вала.

Почему нельзя бесконтрольно бить по вилкам

Удары могут:

деформировать ухо вилки;
изменить расстояние между ушками;
повредить отверстия;
деформировать фланец;
нарушить геометрию карданного вала;
создать трещину.

Почему карданный вал нужно поддерживать

Во время ремонта тяжелый вал не должен висеть на одной крестовине, муфте или подвесной опоре.

Это может:

повредить соседний шарнир;
перегрузить опору;
повредить шлицы;
создать риск падения детали.

Подбор крестовины

Учитывают:

VIN;
марку и модель;
дату производства;
тип трансмиссии;
тип привода;
колесную базу при необходимости;
OE карданного вала;
OE крестовины;
серию карданной передачи;
диаметр чашек;
общую ширину;
положение стопорных колец;
тип фиксации;
наличие масленки;
конструктивную ревизию.

Почему диаметра чашки недостаточно

При одинаковом диаметре могут различаться:

общая ширина;
расстояние между стопорами;
тип фиксации;
длина цапф;
уплотнения;
серия;
расчетная нагрузка;
система смазки.

Как измеряют крестовину

В зависимости от типа конструкции измеряют:

диаметр чашек;
ширину между наружными поверхностями;
расстояние между стопорными кольцами;
размеры вилки;
геометрию специальных креплений.

Для точного измерения применяют штангенциркуль или микрометр. Размеры являются дополнением к OE-подбору.

Почему VIN иногда недостаточно

Ранее могли заменить:

карданный вал;
раздаточную коробку;
редуктор;
фланец;
секцию вала;
вилки;
саму крестовину.

При несоответствии VIN-каталогу идентифицируют фактически установленный карданный вал.

Проверка крестовины на автомобиле

Уточнить жалобу.
Зафиксировать скорость появления вибрации.
Определить зависимость от оборотов двигателя.
Сравнить тягу и накат.
Проверить наличие удара при трогании.
Уточнить историю ремонтов.
Безопасно установить автомобиль.
Осматривать трансмиссию только безопасным способом.
Осмотреть все чашки.
Искать ржавую пыль.
Искать выход смазки.
Проверить уплотнения.
Проверить стопорные кольца.
Проверить чашки в вилках.
Зафиксировать одну вилку.
Переместить другую.
Оценить локальный люфт.
Не путать его с общим люфтом трансмиссии.
Проверить шарнир в нескольких положениях.
Оценить плавность.
Искать жесткие точки.
Проверить другие крестовины.
Проверить подвесной подшипник.
Проверить его резиновую опору.
Проверить эластичную муфту.
Проверить шлицы.
Проверить фланцы.
Проверить крепеж.
Оценить фазировку.
Оценить положение вала.
При необходимости проверить рабочие углы.
При необходимости проверить биение.
Принять решение о демонтаже.

Проверка после демонтажа

Дополнительно оценивают:

движение по каждой оси;
равномерность усилия;
заедание;
коррозию;
чашки;
игольчатые ролики;
цапфы;
смазку;
посадочные отверстия вилок.

Общая логика замены

Подтвердить неисправность.
Проверить ремонтопригодность карданного вала.
Сверить новую крестовину по OE.
Проверить размеры.
Проверить комплектность.
Подготовить стопорные элементы.
Нанести необходимые монтажные метки.
Поддержать карданный вал.
Снять соответствующую секцию.
Очистить узел.
Снять стопорные элементы.
Не деформировать вилки.
Выпрессовать чашки предусмотренным способом.
Снять крестовину.
Осмотреть отверстия вилок.
Очистить стопорные канавки.
Проверить геометрию вилок.
Сравнить старую и новую детали.
Проверить диаметр чашек.
Проверить ширину.
Проверить тип стопоров.
Не допустить смещения игольчатых роликов.
Установить новую крестовину.
Запрессовать чашки без перекоса.
Не прикладывать усилие через неподходящие поверхности.
Установить стопорные элементы.
Проверить их полную посадку.
Проверить свободу движения шарнира.
Устранить причину тугого движения.
Смазать обслуживаемую конструкцию, если это предусмотрено.
Установить карданный вал с правильной фазировкой.
Совместить монтажные метки.
Затянуть крепеж по OE-процедуре.
Проверить подвесную опору.
Проверить зазоры.
Провести дорожный тест.
Повторно осмотреть узел.

Почему ролик может попасть под чашку

При сборке игольчатый ролик способен выпасть из своего положения и оказаться между торцом цапфы и дном чашки.

Тогда:

чашка не садится до конца;
стопорное кольцо не устанавливается;
шарнир заклинивает;
ролик повреждается;
новая крестовина быстро выходит из строя.

Увеличивать усилие пресса в такой ситуации нельзя. Нужно разобрать узел.

Деформация вилки

Неправильная запрессовка может изменить расстояние между ушками вилки.

Результатом становятся:

тугой ход;
неправильное положение чашек;
неравномерная нагрузка;
быстрый повторный износ.

Нужна ли балансировка после замены

Обычная правильная замена крестовины не означает автоматическую необходимость балансировки.

Стендовая проверка может понадобиться после:

сварки;
замены вилки;
замены трубы;
деформации вала;
потери балансировочного груза;
сохранения скоростной вибрации после ремонта.

Балансировка не устраняет заклинивание, неправильную фазировку или ошибочные рабочие углы.

Что проверить после ремонта

плавность всех крестовин;
отсутствие локального люфта;
стопорные кольца;
фазировку;
монтажные метки;
фланцевое крепление;
подвесной подшипник;
его резиновую опору;
шлицевое соединение;
зазоры до кузова;
отсутствие новой вибрации;
отсутствие ударов;
отсутствие ненормального нагрева чашек.

Пять практических сервисных случаев

Случай 1 - удар при трогании

При локальной проверке одна крестовина имела выраженный люфт, в то время как остальные соединения не имели значительного зазора.

Вывод: неисправность была подтверждена проверкой конкретного Universal Joint.

Случай 2 - люфта нет, но есть вибрация

После отсоединения карданного вала одна ось крестовины двигалась ступенчато из-за коррозии подшипников.

Вывод: отсутствие люфта не исключает неисправность.

Случай 3 - новая крестовина заклинивает

После разборки обнаружили игольчатый ролик, сместившийся под дно чашки.

Вывод: тугой новый шарнир нельзя оставлять в эксплуатации.

Случай 4 - замена не устранила вибрацию

Позже диагностика карданной передачи выявила неправильную фазировку секций.

Вывод: замена детали по симптому не заменяет диагностику системы.

Случай 5 - новая крестовина снова быстро износилась

Причиной оказался значительный сдвиг силового агрегата из-за неисправной опоры, изменявший геометрию приводной линии.

Вывод: повторный дефект требует поиска первичной причины.

30 типичных ошибок

Менять крестовину только по звуку.
Считать отсутствие люфта доказательством исправности.
Не проверять заедание.
Проверять только одно положение шарнира.
Путать локальный и суммарный люфт.
Не проверять остальные крестовины.
Не проверять подвесной подшипник.
Не проверять эластичную муфту.
Не проверять шлицы.
Не проверять фланцы.
Не проверять опоры агрегатов.
Игнорировать рабочие углы.
Игнорировать фазировку.
Не наносить необходимые монтажные метки.
Подбирать только по диаметру чашки.
Подбирать по фотографии.
Не учитывать тип стопоров.
Использовать неправильную серию U-Joint.
Бесконтрольно бить по вилкам.
Деформировать посадочные отверстия.
Дожимать чашку при смещенном ролике.
Не очищать стопорную канавку.
Оставлять неполностью установленное кольцо.
Считать тугой новый шарнир нормальным.
Переделывать необслуживаемую конструкцию под масленку.
Использовать случайную смазку.
Оставлять карданный вал висеть на шарнире.
Балансировать вал вместо устранения механического дефекта.
Касаться кардана при вращении.
Не выполнять контрольный дорожный тест.

Безопасность

Нельзя:

касаться крестовины при вращении карданного вала;
подносить инструмент к вращающимся чашкам;
находиться в опасной зоне возможного разрушения;
работать под ненадежно установленным автомобилем;
имитировать дорожную нагрузку на подъемнике без безопасной процедуры;
использовать карданный вал как опору для домкрата.

Когда движение нужно прекратить

Эксплуатация опасна при:

значительном люфте крестовины;
движении чашки в отверстии вилки;
потере стопорного элемента;
заклинивании шарнира;
сильных ударах;
сильной вибрации карданного вала;
трещине вилки;
разрушении чашки;
контакте карданного вала с кузовом;
риске разъединения карданной передачи.

Товарные группы TESMA

Карданный вал - карданные валы и связанные компоненты приводной линии.
Подшипник карданного вала - подвесные и смежные подшипниковые компоненты.
Прочие элементы трансмиссии - смежные детали карданной и трансмиссионной систем.

Связанные страницы базы знаний TESMA

Что еще почитать по этой теме

FAQ - крестовина карданного вала

Что такое крестовина карданного вала?

Это центральная крестообразная деталь Universal Joint, которая вместе с подшипниковыми чашками соединяет две вилки.

Как называется по-английски?

U-Joint Cross. Весь карданный шарнир - Universal Joint.

Крестовина и карданный шарнир - одно?

Не полностью. Крестовина является частью шарнира.

Что находится в подшипниковых чашках?

В традиционной конструкции - игольчатые ролики.

Все крестовины имеют масленку?

Нет.

Нужно смазывать необслуживаемую крестовину?

Самостоятельно вмешиваться в герметичную конструкцию не следует.

Какую смазку использовать?

Ту, которая предусмотрена для конкретной конструкции.

Как часто смазывать?

По регламенту производителя. Универсального интервала нет.

Поможет смазка при люфте?

Нет.

Может крестовина быть неисправной без люфта?

Да. Подшипники могут заедать или корродировать.

Как проверить заедание?

Шарнир проверяют на равномерность движения в нескольких положениях.

Почему крестовина стучит?

Возможной причиной является износ подшипников и увеличение зазора.

Стук при трогании всегда означает крестовину?

Нет.

Может крестовина вызывать вибрацию?

Да, при износе, заклинивании или неправильной геометрии приводной линии.

Может крестовина пищать?

Да, сухой или поврежденный подшипниковый узел иногда создает периодический звук.

Что означает ржавая пыль?

Она может указывать на проникновение влаги и коррозию.

Что означает перегрев чашки?

Это может быть признаком ненормального трения или заклинивания.

Нужно менять крестовины парой?

Универсальной необходимости нет, но остальные шарниры того же вала нужно проверить.

Как подобрать крестовину?

По VIN, OE карданного вала, размерам и типу фиксации.

Достаточно диаметра чашки?

Нет.

Достаточно общей ширины?

Нет.

Можно подобрать по фотографии?

Надежно - нет.

Почему VIN иногда недостаточно?

Карданный вал могли ранее заменить.

Чем измерять крестовину?

Штангенциркулем или микрометром.

Что такое внутренние и наружные стопоры?

Это разные схемы фиксации чашек, которые учитывают при подборе.

Почему новая крестовина тугая?

Проверяют перекос чашек, игольчатые ролики, вилки и стопорные кольца.

Нужно просто поездить, чтобы она разработалась?

Нет. Причину тугого движения нужно устранить до эксплуатации.

Почему стопорное кольцо не устанавливается?

Возможны неполная посадка чашки, загрязнение канавки, неправильная деталь или смещенный ролик.

Можно сильнее надавить прессом?

Не следует до выяснения причины.

Можно выбивать чашки молотком?

Неконтролируемые удары могут повредить вилку.

Нужна балансировка после замены?

Не автоматически.

Что такое фазировка?

Это заданное взаимное положение вилок и секций карданного вала.

Может неправильная фазировка вызывать вибрацию?

Да.

Что такое рабочий угол?

Это угол между осями элементов, соединенных Universal Joint.

Какой угол допустим?

Универсального значения нет.

Влияет ли изменение высоты подвески?

Да, оно может изменить рабочие углы карданной передачи.

Влияют ли опоры двигателя и коробки?

Да, если они позволяют агрегатам чрезмерно перемещаться.

Почему новая крестовина быстро износилась?

Проверяют геометрию, фазировку, опоры, другие шарниры, вилки, смазку и правильность детали.

Когда нужен ремонт карданного вала в сборе?

При повреждении вилок, трубы, шлицев, фланцев или необходимости восстановления геометрии и балансировки.

Что проверить после замены?

Плавность шарнира, стопоры, фазировку, крепеж, подвесную опору и отсутствие новой вибрации.

Когда движение опасно?

При большом люфте, заклинивании, повреждении вилки, потере фиксации чашки или риске разъединения карданного вала.

Какое главное правило TESMA?

Не менять крестовину только по одному звуку или вибрации. Сначала локализуют конкретный Universal Joint, проверяют люфт и заедание, оценивают геометрию всей карданной передачи, а новую U-Joint Cross подбирают по OE и фактическому исполнению карданного вала.

Вывод

Крестовина карданного вала является силовой частью карданного шарнира и работает совместно с подшипниковыми чашками. Неисправность может проявляться люфтом, стуком, писком, вибрацией или заклиниванием без выраженного свободного хода.

Полноценная диагностика включает проверку плавности движения во всех доступных положениях, чашек, стопорных элементов, вилок, фазировки, рабочих углов и других компонентов карданной передачи.

Сервисное правило TESMA: перед заменой подтверждают дефект конкретной крестовины, а после запрессовки убеждаются, что Universal Joint свободно движется, чашки и стопоры установлены правильно, карданный вал собран в правильной фазе и не деформирован. Если повреждены вилки, труба или геометрия вала, замена одной U-Joint Cross не является полноценным ремонтом.