Всё про ступицу колеса и подшипник ступицы

Ступичный узел, на котором держится колесо, несет на себе весь вес автомобиля, дополнительно усиленный динамическими нагрузками (разгон, торможение, повороты).
Как правило, комплектом ступицы или ступичным узлом называют саму ступицу вместе с подшипником, стопорными кольцами, болтами и гайками, а в отдельных случаях к нему еще относится и ось ступицы.

Ступица, подшипник и ось

Ступица колеса

Ступица служит основой для установки колесного диска и тормоза. Ее задача – обеспечивать фиксацию и свободное вращение колеса и сопутствующих деталей, а для ведущих колес ступица служит звеном передачи момента вращения от дифференциала на колесо. Это одна из самых надежных деталей подвески, и вывести из строя ступицу можно разве что в результате аварии или очень длительной эксплуатации в тяжелых условиях.

Для работы при постоянных нагрузках ступицы делают цельнометаллическими: из литой стальной болванки вытачивают деталь нужной формы. Такой способ позволяет изготовить прочную конструкцию без участков напряжения.

На внешний (большой) обод ступицы крепится тормозной диск (барабан) и колесный диск, фиксируемые входящими в комплект болтами или шпильками. Внутренний обод снабжается подшипником (одним или двумя), которые могут располагаться на внешней или внутренней части ступицы, в зависимости от ее назначения и места установки.

Ступица колеса без подшипников и в сборе с подшипниками

Способ установки зависит от того, ставится она на управляемые или неуправляемые (передние или задние), ведущие или ведомые колеса.

По конструктивным особенностям разделяют 4 основных вида ступиц:

• Для ведущих неуправляемых колес (задние колеса автомобилей с задним или полным приводом). На такую ступицу передается усилие от дифференциала через полуось, которая может иметь цапфу, входящую в ступицу, или фланец для крепления.
• Для ведомых неуправляемых колес (задние колеса переднеприводных автомобилей). В таких случаях ступица объединяется с подшипниками в одно целое, а ось ступицы крепится на рычаг заднего моста.
• Для ведущих управляемых колес (передний мост переднеприводных или полноприводных автомобилей). Здесь передача крутящего момента идет через ШРУС, цапфа которого входит в зацепление со шлицами ступицы.
• Для ведомых управляемых колес (передний мост заднеприводных автомобилей). Ось ступицы устанавливается в поворотный кулак.

Помимо этих, есть и другие варианты конструкции, обусловленные особенностями того или иного автомобиля.

Для некоторых моделей автомобилей различают ступицы для левого и правого колеса, если у них асимметричное крепление. При покупке нужно обращать внимание на сторону установки: левая, правая или универсальная двухсторонняя.

Подшипник ступицы

Ступичный подшипник– одна из самых нагруженных деталей, на которую не только приходится вес автомобиля, но и дополнительные нагрузки от торможений-ускорений-поворотов. Механизм, работающий в таких условиях, делается максимально надежным, и современные подшипники рассчитаны на 200 тыс. км аккуратного «европейского» вождения или 50-100 тыс. км езды по плохим дорогам.

Если сама ступица обеспечивает вращение колеса, то подшипник фиксирует всю конструкцию на подвеске.

По конструкции подшипники делятся на однорядные и двухрядные, шариковые радиально-упорные и конические роликовые. Чем больше опорная поверхность подшипника, тем меньше нагрузка на его элементы и тем дольше срок службы, поэтому многие производители отдают предпочтение коническим подшипникам, которые устанавливаются либо парой (для компенсации разнонаправленных нагрузок), либо сразу делаются двухрядными.

На торцевой поверхности подшипник имеет защитное кольцо, надежно предохраняющее от вытекания пластичной смазки и попадания внутрь воды и грязи. Повреждение кольца означает замену самого подшипника: все они делаются неразборными и неремонтируемыми.

Схема ступицы переднего колеса с подшипником.
1. Поворотный кулак. 2. Наружное грязеотражательное кольцо.
3. Ступичный подшипник. 4. Ступица. 5. Упорная шайба. 6. Гайка.
7. Стопорное кольцо. 8. Внутреннее грязеотражательное кольцо.

Виды ступичных подшипников

В современных иномарках уже не используются обслуживаемые подшипники устаревших моделей (так называемые подшипники нулевого поколения), нуждающиеся в регулировке и смазке. Их место заняли двухрядные подшипники типа HUB-I (первого поколения), которые можно заменить отдельно от ступицы.

Подшипники HUB-I

Второе поколение – подшипники HUB-IІ, наружная обойма которых снабжена фланцем с крепежными отверстиями, и с его помощью подшипники фиксируются на элементах подвески.

Подшипники HUB-IІ с вращением по внутреннему (слева)
и по наружному кольцу (справа).

Самый современный вариант –подшипник ступицы третьего поколения HUB-IІІ, представляющий собой ступичный узел в сборе, в котором подшипник защищен от внешних воздействий, обладает минимальными показателями радиального биения и отклонениями от линейных размеров. В качестве одной из сторон обоймы (поверхностей качения) в подшипниках HUB-IІІ используется поверхность самой ступицы, что дополнительно снижает вес всей конструкции.

Ступичные узлы HUB-IІІ для ведущего (слева)
и ведомого колеса (справа)

Подшипники второго и третьего поколения снабжаются кассетными уплотнителями, позволяющими газам выходить из рабочей полости, но не пропускающими внутрь влагу и грязь.

Ступичные узлы четвертого поколения HUB-IV объединены со ШРУСами, а конструкции пятого поколения – с тормозными дисками. Такие решения пока не внедряются широко, находясь в стадии разработок и испытаний.

Интеграция в ABS

На современные ступичные узлы могут устанавливаться датчики и сенсоры антиблокировочной системы. Это может быть как классическое зубчатое кольцо, так и новейшего образца магнитный энкодер с переменными участками магнитных полюсов, передающий данные о скорости вращения колеса на считывающий сенсор.

Преимущества магнитных энкодеров – маленький вес (что важно для неподрессоренной массы) и возможность считывать данные при низкой скорости движения колеса. Сами активные датчики имеют меньший вес по сравнению со старыми моделями и легче монтируются на ступичный подшипник.

Система ASB (Active Sensor Bearing)
с кольцом радиального (сверху) и осевого (снизу) типа

Неисправности

Как правило, сама цельнометаллическая ступица практически не ломается. Большинство неисправностей происходит из-за износа подшипника, как естественного, так и аварийного. Признаки неисправности подшипника: гул при движении, перегрев, потеря смазки, деформация поверхности, люфт колеса. Ступичный подшипник требует замены приблизительно раз в 3 года, но этот срок может сократиться или продлиться в зависимости от стиля вождения, режима эксплуатации автомобиля и других факторов нагрузки.

Специалисты рекомендуют проверять состояние ходовой на каждом ТО: мастера смогут выявить и устранить проблему в самом начале, не дожидаясь аварии.

Лопнул шарик в подшипнике ступицы

Ни сама ступица, ни ступичный подшипник ремонту не подлежат: при выявлении неисправностей их можно только заменить. Замена может делаться только на той стороне, где это нужно (слева или справа). В отличие от многих других частей подвески, в случае с деталями ступицы парная замена не обязательна.

Даже при высоком качестве самой детали и безупречной ее установке, рано или поздно менять подшипник придется. Лучше это делать сразу при появлении признаков неисправности, а не дожидаться неприятных сюрпризов.

О том, как выбрать комплект ступицы и на какие бренды обратить внимание, читайте наш "Гид покупателя".