Все про ступицю колеса і підшипник ступиці

Вузол ступиці, на якому тримається колесо, несе на собі всю вагу автомобіля, додатково посилений динамічними навантаженнями (розгін, гальмування, повороти).
Як правило, комплектом ступиці або вузлом ступиці називають саму ступицю разом з підшипником (вальницею), стопорними кільцями, болтами і гайками, а в окремих випадках до нього ще належить і вісь маточини.

Ступиця, підшипник і вісь

Ступиця колеса

Ступиця служить основою для установлення колісного диска і гальма. Її завдання – забезпечувати фіксацію і вільне обертання колеса і супутніх деталей, а для тягових коліс ступиця служить ланкою передачі обертового моменту від диференціала на колесо. Це одна з найбільш надійних деталей підвіски, і вивести з ладу ступицю можна хіба що в результаті аварії або дуже тривалої експлуатації у важких умовах.

Для роботи при постійних навантаженнях ступиці роблять суцільнометалевими: з литої сталевої болванки виточують деталь потрібної форми. Такий спосіб дозволяє виготовити міцну конструкцію без ділянок напруги.

На зовнішній (великий) обід ступиці кріпиться гальмовий диск (барабан) і колісний диск, що фіксуються болтами або шпильками. Внутрішній обід забезпечується підшипником (одним або двома), які можуть розташовуватися на зовнішній або внутрішній частині ступиці, залежно від його призначення і місця установки.

Ступиця колеса без підшипників і в зборі з підшипниками

Спосіб установлення залежить від того, ставиться вона на керовані або некеровані (передні або задні), тягові або ведені колеса.

За конструктивними особливостями поділяють 4 основні види ступиць:

• Для тягових некерованих коліс (задні колеса автомобілів із заднім або повним приводом). На таку ступицю передається зусилля від диференціала через піввісь, яка може мати цапфу, що входить в ступицю, або фланець для кріплення.
• Для ведених некерованих коліс (задні колеса передньопривідних автомобілів). У таких випадках ступиця об'єднується з підшипниками в одне ціле, а вісь ступиці кріпиться на важіль заднього моста.
• Для провідних керованих коліс (передній міст передньопривідних або повнопривідних автомобілів). Тут передача крутного моменту йде через ШРКШ, цапфа якого входить в зачеплення з шліцами ступиці.
• Для ведених керованих коліс (передній міст задньопривідних автомобілів). Вісь ступиці встановлюється в поворотний кулак.

Крім цих, є й інші варіанти конструкції, зумовлені особливостями того чи іншого автомобіля.

Для деяких моделей автомобілів розрізняють ступиці для лівого і правого колеса, якщо у них асиметричне кріплення. При покупці потрібно звертати увагу на сторону установки: ліва, права або універсальна двостороння.

Підшипник ступиці

Підшипник ступиці – одна з найбільш навантажених деталей, на яку не тільки доводиться вага автомобіля, а й додаткові навантаження від гальмувань-прискорень-поворотів. Механізм, який працює в таких умовах, робиться максимально надійним, і сучасні підшипники розраховані на 200 тис. км акуратного «європейського» водіння або 50-100 тис. км їзди поганими дорогами.

Якщо сама ступиця забезпечує обертання колеса, то підшипник фіксує всю конструкцію на підвісці.

За конструкцією підшипники діляться на однорядні і дворядні, кулькові радіально-опорні і конічні роликові. Чим більша опорна поверхня підшипника, тим менше навантаження на його елементи і тим довший термін служби, тому багато виробників віддають перевагу конічним підшипникам, які встановлюються або парою (для компенсації різноспрямованих навантажень), або відразу робляться дворядними.

На торцевій поверхні підшипник має захисне кільце, яке надійно охороняє від витікання пластичного мастила і потрапляння всередину води і бруду. Пошкодження кільця означає заміну самого підшипника: всі вони робляться нерозбірними і не ремонтуються.

Схема ступиці переднього колеса з підшипником.
1. Поворотний кулак. 2. Зовнішнє брудовідбивне кільце.
3. Підшипник ступиці. 4. Ступиця. 5. Опорна шайба. 6. Гайка.
7. Стопорне кільце. 8. Внутрішнє брудовідбивне кільце.

Види підшипників ступиці

В сучасних іномарках вже не використовуються обслуговувані підшипники застарілих моделей (так звані підшипники нульового покоління), які потребують регулювання і змащення. Їх місце зайняли дворядні підшипники типу HUB-I (першого покоління), які можна замінити окремо від ступиці.

Підшипники HUB-I

Друге покоління – підшипники HUB-IІ, зовнішня обойма яких забезпечена фланцем з кріпильними отворами, і з його допомогою підшипники фіксуються на елементах підвіски.

Підшипники HUB-IІ з обертанням за внутрішнім (зліва)
і за зовнішнім кільцем (праворуч).

Найсучасніший варіант – підшипник ступиці третього покоління HUB-IІІ, що представляє собою ступичний вузол в зборі, в якому підшипник захищений від зовнішніх впливів, має мінімальні показники радіального биття і відхилення від лінійних розмірів. В якості однієї зі сторін обойми (поверхонь кочення) в підшипниках HUB-IІІ використовується поверхня самої ступиці, що додатково знижує вагу всієї конструкції.

Вузли ступиці HUB-IІІ для тягового (зліва)
і веденого колеса (праворуч)

Підшипники другого і третього покоління забезпечуються касетними ущільнювачами, що дозволяють газам виходити з робочої порожнини, але не пропускають всередину вологу і бруд.

Ступичні вузли четвертого покоління HUB-IV об'єднані зі ШРКШ, а конструкції п'ятого покоління – з гальмовими дисками. Такі рішення поки не впроваджуються широко, перебуваючи в стадії розробок і випробувань.

Інтеграція в ABS

На сучасні ступичні вузли можуть встановлюватися датчики і сенсори антиблокувальної системи. Це може бути як класичне зубчасте кільце, так і магнітний енкодер новітнього зразка зі змінними ділянками магнітних полюсів, що передає дані про швидкість обертання колеса на сенсор.

Переваги магнітних енкодерів – маленька вага (що важливо для непідресореної маси) і можливість зчитувати дані при низькій швидкості руху колеса. Самі активні датчики мають меншу вагу в порівнянні зі старими моделями і легше монтуються на підшипник ступиці.

Система ASB (Active Sensor Bearing)
з кільцем радіального (зверху) і осьового (знизу) типу

Несправності

Як правило, сама суцільнометалева ступиця практично не ламається. Більшість несправностей відбувається через зношування підшипника, як природного, так і аварійного. Ознаки несправності підшипника: гул при русі, перегрів, втрата мастила, деформація поверхні, люфт колеса. Підшипник ступиці вимагає заміни приблизно раз на 3 роки, але цей термін може скоротитися або подовжитися залежно від стилю водіння, режиму експлуатації автомобіля та інших факторів навантаження.

Фахівці рекомендують перевіряти стан ходової на кожному ТО: майстри зможуть виявити і усунути проблему на самому початку, не чекаючи аварії.

Лопнула кулька в підшипнику ступиці

Ані сама ступиця, ані ступичний підшипник ремонту не підлягають: при виявленні несправностей їх можна тільки замінити. Заміна може робитися тільки на тій стороні, де це потрібно (зліва чи справа). На відміну від багатьох інших частин підвіски, у випадку з деталями ступиці парна заміна не обов'язкова.

Навіть при високій якості самої деталі і бездоганній її установці, рано чи пізно міняти підшипник доведеться. Краще це робити відразу при появі ознак несправності, а не чекати неприємних сюрпризів.

Про те, як вибрати комплект ступиці і на які бренди звернути увагу, читайте наш "Гід покупця".