Почему кардан назван в честь математика Кардано

Карданный вал носит имя Джероламо Кардано — итальянского врача и математика XVI века, который опубликовал решение кубических уравнений и написал первую книгу о вероятностях на примере игры в кости. Сам шарнир он не изобретал. В 1550 году Кардано описал подвес из колец, и его фамилия со временем перешла на деталь, которая крутит задний мост.

Кто такой Кардано

Джероламо Кардано жил с 1501 по 1576 год, лечил, преподавал и составлял гороскопы. В 1545 году он выпустил «Великое искусство» — книгу, где впервые напечатаны способы решать уравнения третьей и четвёртой степени. Формулу для кубических уравнений до сих пор называют его именем. Он же первым в Европе систематически работал с отрицательными числами. В 1570 году его арестовала инквизиция, в том числе за астрологические сочинения.

Что Кардано описал на самом деле

В трактате «О тонкости вещей» 1550 года Кардано рассказал о подвесе из колец, которые вращаются на осях под прямым углом друг к другу. Пример он привёл такой: кресло императора Карла V было подвешено так, что седок оставался ровно при любой тряске. На том же принципе держат компас на корабле и гироскоп. Такой подвес в Европе стали называть карданным, а потом имя перешло и на шарнир с крестовиной, который работает похоже.

Где кардан стоит в машине

На заднеприводной машине мотор и коробка спереди, а ведущий мост сзади. Между ними под днищем идёт карданный вал. Мост качается на подвеске, угол между ним и коробкой всё время меняется, поэтому на концах вала стоят шарниры с крестовинами. Одной из первых машин, где вместо цепи поставили карданный вал, был Renault 1898 года.

Одинарный кардан под углом вращает неровно: ведущий вал крутится равномерно, а ведомый дважды за оборот то ускоряется, то отстаёт. При угле 30 градусов разница доходит почти до 15 процентов. Поэтому шарниров на валу два, их ставят с одинаковыми углами, и второй гасит неравномерность первого.

Почему у переднеприводных кардана нет

У переднеприводной машины мотор и коробка стоят рядом с ведущими колёсами, длинный вал не нужен. Главное другое: передние колёса ещё и поворачиваются, излом в шарнире получается большим и всё время меняется, и кардан на таком угле бы трясло. К колёсам момент идёт через ШРУСы — шарниры равных угловых скоростей. Внутри шарики бегают в канавках, и колесо крутится с той же скоростью, что и вал, даже при изломе до 45 градусов. Шариковый ШРУС придумал в 1926 году Альфред Цеппа, инженер Ford.

Почему у «Нивы» и УАЗа кардан есть

«Нива» и УАЗ полноприводные, у них ведущие мосты спереди и сзади. От раздаточной коробки к каждому мосту идёт свой карданный вал. У «Нивы» привод постоянный, между мостами работает дифференциал, который можно заблокировать рычагом. А к передним колёсам, которые поворачиваются, момент передают те же ШРУСы: на «Ниве» — в приводах колёс, на УАЗе — в поворотных кулаках переднего моста. Так что в этих машинах есть и то, и другое.

Главный поворот: Кардано ничего не изобретал

Подвес из колец придумали задолго до Кардано. В III веке до нашей эры греческий инженер Филон Византийский описал чернильницу, из которой чернила не проливаются, какой гранью её ни поверни. В Китае такой подвес знали не позже II века до нашей эры. Сам Кардано авторства не заявлял.

Шарнир с крестовиной описал англичанин Роберт Гук. В книге о гелиоскопах 1676 года он первым назвал его универсальным шарниром, изучил, почему он вращает неровно, а позже предложил ставить два шарнира подряд. Поэтому в английском это шарнир Гука, а в русском — кардан, по имени человека, который описал совсем другое устройство.

Что на самом деле крутит колёса

Кардан хорошо работает там, где угол небольшой, а к поворотным колёсам момент передают только ШРУСы. Резиновый пыльник на ШРУСе держит смазку и не пускает внутрь грязь, поэтому порванный чехол лучше заменить сразу: изношенный шариковый шарнир обычно не чинят, а меняют целиком.

Фото: Acroterion, Викисклад (CC BY-SA 4.0).