现代轿车中,许多采用了前轮驱动系统。这类车辆的动力系统中,变速箱和驱动桥通常是一个整体,通过两个半轴将动力从变速箱传递到车轮,推动汽车前进。由于车轮和变速箱的相对位置不断发生变化,尤其是在悬挂系统运动时,动力输出端和输入端之间的角度也会随之变化,必须依靠万向传动装置来调节这些角度。我们常说的“球笼”就是这种万向传动装置的一种。
万向传动装置的工作环境十分恶劣。它不仅需要在高速运转下承受巨大的扭矩和冲击负荷,还需要适应车辆在行驶过程中,由于悬架变形以及车架与车桥之间相对位置的变化,传动轴之间的角度也不断发生变化。除此之外,悬架的变形还会导致传动轴的伸缩,这意味着传动轴需要具备调整夹角并承受动态负荷的能力。为此,万向传动装置的设计要能够改变传动轴的轴线方向,以应对复杂的工作条件。
通常,万向传动装置由万向节、传动轴和中间支撑组成。
在汽车中使用的万向节可以根据不同的标准进行分类。按刚度的不同,万向节分为刚性万向节和柔性万向节。刚性万向节又可以根据其速度特性细分为不等速万向节(如常见的十字轴式)、准等速万向节(如双联式和三销轴式)和等速万向节(如球叉式和球笼式)。在当今汽车中,最常见的万向节类型是十字轴式刚性万向节和等速万向节。十字轴式刚性万向节通常应用于前置发动机与后驱车辆的变速器与驱动桥之间,而等速万向节则主要用于前置发动机前驱车型的内外半轴连接处。
随着长时间的使用,汽车上的球笼在承受不断变化的载荷时容易发生损坏,这可能会导致车辆无法正常行驶。外球笼损坏最常见的表现是,车辆在直线行驶时一切正常,但转向时会发出“咔咔”的异响,严重时甚至会出现无法转向的现象。而内球笼出现故障的常见特征则是在加速或行驶在崎岖路面时,变速箱部位会传来“咔咔”的异响,同时可能还会出现球笼漏油的情况,若损坏较为严重,在转向时也会伴随异响。
常见故障(万向传动装置部分)
万向传动装置常见的故障包括异响和因游动角度增大而引起的车辆抖动。
后驱车型故障:
万向节和伸缩节异响
现象:汽车起步或车速突然变化时,传动装置会发出“哐”的一声;在缓慢行驶时,传动装置则发出“呱啦、呱啦”的响声。
原因:
A. 万向节轴承因磨损或冲击导致松旷;
B. 传动轴伸缩节的花键磨损或冲击造成松旷;
C. 万向节凸缘盘的连接螺栓松动。
传动轴异响
现象:当万向节与伸缩节状态良好时,传动轴在行驶过程中会发出周期性响声,车速越高响声越明显,严重时会导致车身抖动,转向盘可能出现麻痹感。
原因:
A. 传动轴弯曲或轴管凹陷;
B. 传动轴与万向节叉焊接时未进行正确对准,或传动轴未做动平衡;
C. 传动轴上的平衡片丢失;
D. 伸缩节未按标记安装,导致传动轴失去平衡,甚至可能造成两端叉不在同一平面;
E. 中间支撑吊架的固定螺栓或万向节凸缘盘连接螺栓松动,导致传动轴位置偏斜;
F. 橡胶式中间支撑固定不当,导致传动轴前端偏离原轴线。
中间支撑异响
现象:车辆行驶过程中会听到持续的“鸣、鸣”声,车速越快,响声越明显。
原因:
A. 滚动轴承脱层、麻点、过度磨损或缺油;
B. 中间支撑安装不当,导致滚动轴承受到附加负荷;
C. 橡胶圆环损坏;
D. 车架变形。
前驱车型故障:
行驶过程中抖动
现象:车辆在行驶过程中车身伴随抖动。
原因:半轴变形。
转向时异响
现象:转向时,尤其是打大方向时,半轴处会发出“咯噔”、“咯噔”的异响。
原因:通常是由于半轴球笼磨损或缺少润滑油。
行驶过程中异响
现象:车辆行驶时,半轴部分会发出异响。
原因:多由内球笼套内缺乏润滑油所致。
如果怀疑球笼存在磨损问题,可以通过将车辆抬起,用手晃动球笼来检查是否存在间隙。正常情况下,球笼应当是紧密配合的,几乎没有间隙。如果发现间隙较大,说明球笼已经严重磨损,需要更换。更换球笼的过程相对简单,但需要拆卸前轮和悬架,因此在完成更换后必须进行前轮定位。在更换过程中,应特别注意保持防尘罩的密封性,避免沙尘和水分进入球笼,必须使用专用的耐高温润滑脂,而非普通润滑脂。如果发现球笼漏油,应及时更换防尘套并添加足够的润滑脂,以避免球笼因润滑不足而导致的早期损坏。