Схема карданного шарнира равных угловых скоростей.

Согласно схемы валы I и II контактируют между собой в точке Б через рычаги 3,4. Линейная скорость т.Б для обеих рычагов постоянна, т.е.

.

Равенство угловых скоростей возможно если a=b, это условие выполнимо если равны углы a₁=a₂, т.е. точка Б лежит на биссектрисе угла (180°-g). При вращении точка Б должна перемещаться в биссекторной плоскости. Конструктивно этого можно достичь несколькими способами.

Существуют следующие шарниры равных угловых скоростей.

Кулачковый шарнир Тракта, применяют преимущественно на грузовиках, т.к. кулачки шарнира при повороте занимают различное положение относительно других частей и возникает циклический дисбаланс, который на высоких оборотах может ускорить износ шарнира.

Разновидностью кулачкового шарнира является кулачково - дисковый. Благодаря большой контактной поверхности деталей, воспринимающих нагрузку кулачково-дисковый ШРУС имеет компактные размеры и удобен на грузовых автомобилях, где необходимо передавать значительный крутящий момент.

Недостаток: детали работают в условиях трения-скольжения, что приводит к повышенному нагреву всего узла и снижению его КПД, однако при хорошей смазке износостойкость и надежность удовлетворительные. Максимальный угол передачи 45-50°.

Для повышения КРД шарнира в сочленениях используют шарики, лежащие в бисекторной плоскости. Первой такой конструкцией является шариковый шарнир Бендекс-Вэйс, работающий при угле излома до 40°. Каждой вал шарнира оканчивается вилками, иногда называемыми кулаками, на внутренней поверхности которых во взаимно перпендикулярных плоскостях выполнены 4 канавки полукруглого профиля. В местах. Где канавки перекрещиваются установлено по 1-му шарику. Крутящий момент передается 2-мя шариками поочередно, чем предопределяется большое удельное давление на контактирующие поверхности и быстрый износ – 15…25 тыс. км. Т.к. шарнир не является самостоятельным узлом и его трудно изготовить с малыми зазорами и отбалансировать – это обстоятельство отрицательно сказывается при высокой скорости вращения и данная конструкция применяется исключительно на АТС повышенной проходимости с отключаемым передним ведущим мостом.

Более совершенная конструкция ­ шарикового шарнира Рцепа, представляющего собой отдельный узел (устанавливается на ВАЗ-2121, -2108, ЗИС-32), однако они дороже, чем шарниры Бейдекс-Вэйс. Крутящий момент в обоих направлениях передается всеми шариками шарнира (6 шт.), благодаря чему пробег увеличивается до 100-150 тыс. км., а значит можно использовать при постоянной передаче крутящего момента. Детали шарнира заключены в сферическом корпусе на внутренней поверхности которого расположены 6 полукруглых канавок, такие же канавки выполнены в обойме. Крутящий момент от сферического корпуса к обойме передается при помощи шариков которые установлены в сепараторе. При изменении угла до 35° делительное устройство (обойма) автоматически устанавливает шарики в бисекторной плоскости, при этом дополнительным элементом является специальный делитель, выполненный в виде опорной шайбы и рычага.

Существуют конструкции шарнира Рцепа в которых вместо делительного рычажка и колпачка смещают центр канавки на 1…1,5 мм, углубляя обойму в сферу. Такая конструкция носит название Рцепа-бирфильда, в другом названии Рцепа-Лебро. Канавки эллиптического профиля попарно-симметричны и расположены под углом 16° к образующей внутренней плоскости.

На автомобилях "Peugeot", "Renault" применяют 3-х шиповый синхронный шарнир Трипод, где крутящий момент передают 3 сферических ролика. Которые насажены на шипы крестовины, связанной с ведущим валом, которые скользят в цилиндрических пазах вилки ведомого вала. Ролики всегда находятся в бисекторной плоскости шарнира. Шарнир обеспечивает передачу под углом до 40° и технологически он проще шариковых.

Недостатки всех рассмотренных конструкций.

Ни одна конструкция не рассчитана на взаимные осевые перемещения валов, неизбежно возникающие при движении по неровностям дороги, поэтому созданы шарниры, обеспечивающие взаимное продольное перемещение ведущего и ведомого валов на 13…24 мм при углах между валами до 18°. Шарнир Трипод-уникардан и шариковый шарнир с делительными канавками, допускает осевое перемещение валов.