Автомобили повышенной проходимости популярны среди автолюбителей. Разница таких машин от обычных – с приводом на одну из осей, сводится к тому, что у них ведущими являются оба моста. Это повышает вероятность прохождения сложного участка дороги (грязи, сугроба и т. д.). Сделать ведущими оба моста на автомобиле позволяет комплектация трансмиссии дополнительным агрегатом – раздаточной коробкой, или говоря по простому - раздатка.
Раздаточная коробка представляет собой редуктор, который распределяет крутящий момент по двум осям. Находится этот агрегат за коробкой передач.
На машинах повышенной проходимости используется несколько типов раздаточных коробок, отличающихся по:
- устройству;
- типу подключения;
- соотношению распределения момента;
- способу управления;
- типу подключения к КПП.
Конструкций раздаточных коробок несколько, но принцип работы у всех типов одинаков.
УСТРОЙСТВО И РАЗНОВИДНОСТИ
Для примера рассмотрим устройство самой простой раздатки – шестеренчатого типа. Такие агрегаты уже несколько вытеснились иными типами, но при этом считаются одними из самых надежных и «настоящих» раздаточных коробок.
Состоит шестеренчатая раздаточная коробка из 4-х валов, размещенных в корпусе – ведущего, ведомого, промежуточного вала и привода второго моста. На всех валах расположены шестерни, взаимодействующие между собой.
Ведущий и ведомый валы установлены на одной оси и имеют постоянное зацепление между собой. Это дает постоянную передачу вращения на один из мостов, то есть одна ведущая ось на автомобиле работает все время.
Промежуточный вал в раздатке посредством своих шестерен, зацепленных одновременно с шестеренками ведущего вала и привода второго моста, обеспечивает передачу крутящего момента на последний, поэтому вторая ось тоже получает вращение и является ведущей.
Принцип работы такого редуктора очень прост – ведущий вал получает вращение от коробки передач, сразу отдает его на ведомый вал и через промежуточный передает крутящий момент на вал привода второго моста. Но эксплуатация машины с таким типом раздатки и постоянной подачей вращения на оба моста затруднительна, поскольку из-за жесткого соединения валов управляемость авто падает, и возникает сильная нагрузка на элементы трансмиссии.
Конструкторы решают эту проблему двумя путями – установкой дифференциала (межосевого) и оснащением узла механизмом отключения одного ведущего моста.
Дифференциал в конструкции раздатки выполняет ту же роль, что и в главной передаче – возможность вращаться валам с разными угловыми скоростями. Его наличие снижает проходимость авто из-за возможного переброса всего крутящего момента на одну ось, если вторая потеряла сцепление с дорогой, но положительно сказывается на управляемости. Для повышения же внедорожных качеств дифференциал дополнительно оснащается блокировкой.
В агрегатах же с механизмом отключения, авто в обычном режиме эксплуатации имеет один ведущий мост, а второй задействуется при надобности.
Дополнительно шестеренчатая раздаточная коробка может иметь понижающую передачу, которая повышает тяговое усилие за счет изменения передаточного соотношения в раздаточной коробке. Реализуется понижающая передача установкой дополнительных шестерен на валы. То есть, на каждом валу размещено по две шестерни разных диаметров. При введении в зацепление одних из них передаточное соотношение в агрегате равно 1:1, никакого понижения нет, но если задействовать вторую группу шестеренок, то соотношение меняется. На одних автомобилях оно составляет 2:1, на других – 2,5:1. В результате скорость движения машины снижается, но пропорционально возрастает тяговое усилие. Примечательно, что понижающую передачу используют только при включении полного привода.
Помимо шестеренчатых раздаток на машинах применяются также и цепные. В них промежуточный вал отсутствует, а вращение на приводной вал второй оси осуществляется цепью. Такая конструкция отличается меньшей металлоемкостью узла, но и по надежности уступает шестеренчатому типу.
В современных конструкциях отказались от использования дифференциалов, а их место заняли муфты – механические (синхронизаторы), фрикционные, электромагнитные, вискомуфты. На ряде авто применяются дифференциалы Torsen.
ТИП ПРИВОДА И ВЛИЯНИЕ РАЗДАТОЧНОЙ КОРОБКИ НА НЕГО
Особенности работы раздаточной коробки влияют на тип полного привода, которых всего три:
- Постоянный полный.
- Полный привод, подключаемый вручную.
- Привод, срабатывающий автоматически.
Примером постоянного полного привода является раздатка с обычным дифференциалом, оснащенным блокировкой (общепринятое название – Full Time). В автомобилях с такой системой раздаточная коробка дает постоянную передачу вращения по двум осям.
Привод, подключаемый вручную называют Part Time. В авто с такой системой привода раздаточная коробка в обычном режиме движения подает вращение только на одну ось, вторая же задействуется при потребности. В таких агрегатах дифференциал не используется, а вместо него устанавливаются муфты – механические, электромагнитные, которые подключают/отключают второй мост.
Система, использующая оба моста в автоматическом режиме – OnDemand. Применяется она на легковых автомобилях, и в этом случае раздатка направлена на повышение проходимости и на улучшение управляемости. Управление выполняется электроникой, взаимодействующей с АБС. В таких раздаточных коробках дифференциал отсутствует, а вместо него установлена муфта с электроприводом.
В системе OnDemand раздаточная коробка по умолчанию подает вращение только на одну ось. Но при возникновении определенных условий движения, электроника задействует привод муфты и происходит подключение второго моста.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА
Распределение крутящего момента раздаточной коробкой бывает равным и неравным. В первом случае на оба моста подается вращение в пропорции 50/50. Такое распределение обеспечивает раздатка, не оснащенная дифференциалом или же с ним, но с блокировкой.
В коробках с неравным распределением соотношение разное. В раздатках Full Time и Part Time пропорции фиксированы и составляют 40/60 или 60/40.
Что касается систем OnDemand, то в них пропорции распределения «плавающие» и варьируются от 50/50 до 100/0. То есть, такие раздатки в автоматическом режиме могут равномерно распределять вращение или перебрасывать на одну ось.
СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ
Раздаточные коробки, устанавливаемые на авто, имеют три способа управления:
- ручной;
- электропривод;
- электронная система управления.
Ручной привод раздатки – старый и примитивный. При таком приводе водитель посредством рычагов выполняет отключение/подключение второго моста, блокировку дифференциала, включение понижающей передачи.
Электропривод отличается тем, что переключения в раздаточной коробке осуществляются сервоприводами. Водитель же управляет при помощи клавиш. Это удобный тип привода, но не такой надежный, как ручной механический.
На некоторых авто встречается комбинированное управление, при котором включение/отключение второго моста выполняется сервоприводом, а понижающая передача задействуется при помощи рычага, установленного в салоне.
Электронная система управления используется в раздатках привода OnDemand. Поскольку переключения в узле осуществляются в автоматическом режиме, то никаких элементов управления раздаточной коробкой для водителя не предусмотрено.
Раздаточные коробки устанавливаются в трансмиссии по-разному. Чаще этот узел соединен с КПП, что снижает количество составных элементов трансмиссии. Но есть и авто у которых раздаточная коробка установлена отдельно от КПП, а соединяются они между собой дополнительным карданным валом.
Несмотря на единый принцип работы раздаточных коробок, особенностей их функционирования множество. На одних внедорожниках основной ведущей осью является задняя, а передняя подключаемая. Но есть машины повышенной проходимости, у которых раздаточная коробка позволяет без проблем водителю делать основным любой ведущий мост.
Автомобили повышенной проходимости популярны среди автолюбителей. Разница таких машин от обычных – с приводом на одну из осей, сводится к тому, что у них ведущими являются оба моста. Это повышает вероятность прохождения сложного участка дороги (грязи, сугроба и т. д.). Сделать ведущими оба моста на автомобиле позволяет комплектация трансмиссии дополнительным агрегатом – раздаточной коробкой, или говоря по простому — раздатка.
Раздаточная коробка представляет собой редуктор, который распределяет крутящий момент по двум осям. Находится этот агрегат за .
На машинах повышенной проходимости используется несколько типов раздаточных коробок, отличающихся по:
- устройству;
- типу подключения;
- соотношению распределения момента;
- способу управления;
- типу подключения к КПП.
Конструкций раздаточных коробок несколько, но принцип работы у всех типов одинаков.
Устройство и разновидности раздатки
Для примера рассмотрим устройство самой простой раздатки – шестеренчатого типа. Такие агрегаты уже несколько вытеснились иными типами, но при этом считаются одними из самых надежных и «настоящих» раздаточных коробок.
Состоит шестеренчатая раздаточная коробка из 4-х валов, размещенных в корпусе – ведущего, ведомого, промежуточного вала и привода второго моста. На всех валах расположены шестерни, взаимодействующие между собой.
Ведущий и ведомый валы установлены на одной оси и имеют постоянное зацепление между собой. Это дает постоянную передачу вращения на один из мостов, то есть одна ведущая ось на автомобиле работает все время.
Промежуточный вал в раздатке посредством своих шестерен, зацепленных одновременно с шестеренками ведущего вала и привода второго моста, обеспечивает передачу крутящего момента на последний, поэтому вторая ось тоже получает вращение и является ведущей.
Принцип работы такого редуктора очень прост – ведущий вал получает вращение от коробки передач, сразу отдает его на ведомый вал и через промежуточный передает крутящий момент на вал привода второго моста. Но эксплуатация машины с таким типом раздатки и постоянной подачей вращения на оба моста затруднительна, поскольку из-за жесткого соединения валов управляемость авто падает, и возникает сильная нагрузка на элементы трансмиссии.
Конструкторы решают эту проблему двумя путями – установкой дифференциала (межосевого) и оснащением узла механизмом отключения одного ведущего моста.
Дифференциал в конструкции раздатки выполняет ту же роль, что и в главной передаче – возможность вращаться валам с разными угловыми скоростями. Его наличие снижает проходимость авто из-за возможного переброса всего крутящего момента на одну ось, если вторая потеряла сцепление с дорогой, но положительно сказывается на управляемости. Для повышения же внедорожных качеств дифференциал дополнительно оснащается блокировкой.
В агрегатах же с механизмом отключения, авто в обычном режиме эксплуатации имеет один ведущий мост, а второй задействуется при надобности.
Дополнительно шестеренчатая раздатка может иметь понижающую передачу, которая повышает тяговое усилие за счет изменения передаточного соотношения в раздаточной коробке. Реализуется понижающая передача установкой дополнительных шестерен на валы. То есть, на каждом валу размещено по две шестерни разных диаметров. При введении в зацепление одних из них передаточное соотношение в агрегате равно 1:1, никакого понижения нет, но если задействовать вторую группу шестеренок, то соотношение меняется. На одних автомобилях оно составляет 2:1, на других – 2,5:1. В результате скорость движения машины снижается, но пропорционально возрастает тяговое усилие. Примечательно, что понижающую передачу используют только при включении полного привода.
Помимо шестеренчатых раздаток на машинах применяются также и цепные. В них промежуточный вал отсутствует, а вращение на приводной вал второй оси осуществляется цепью. Такая конструкция отличается меньшей металлоемкостью узла, но и по надежности уступает шестеренчатому типу.
В современных конструкциях отказались от использования дифференциалов, а их место заняли муфты – механические (синхронизаторы), фрикционные, электромагнитные, вискомуфты. На ряде авто применяются дифференциалы Torsen.
Тип привода и влияние раздаточной коробки на него
Особенности работы раздатки влияют на тип полного привода, которых всего три:
- Постоянный полный.
- Полный привод, подключаемый вручную.
- Привод, срабатывающий автоматически.
Примером постоянного полного привода является раздатка с обычным дифференциалом, оснащенным блокировкой (общепринятое название – Full Time). В автомобилях с такой системой раздаточная коробка дает постоянную передачу вращения по двум осям.
Привод, подключаемый вручную называют Part Time. В авто с такой системой привода раздаточная в обычном режиме движения подает вращение только на одну ось, вторая же задействуется при потребности. В таких агрегатах дифференциал не используется, а вместо него устанавливаются муфты – механические, электромагнитные, которые подключают/отключают второй мост.
Система, использующая оба моста в автоматическом режиме – OnDemand. Применяется она на легковых автомобилях, и в этом случае раздатка направлена на повышение проходимости и на улучшение управляемости. Управление выполняется электроникой, взаимодействующей с АБС. В таких раздаточных коробках отсутствует, а вместо него установлена муфта с электроприводом.
В системе OnDemand раздатка по умолчанию подает вращение только на одну ось. Но при возникновении определенных условий движения, электроника задействует привод муфты и происходит подключение второго моста.
Распределение момента раздатки
Распределение крутящего момента раздаточной коробкой бывает равным и неравным. В первом случае на оба моста подается вращение в пропорции 50/50. Такое распределение обеспечивает раздатка, не оснащенная дифференциалом или же с ним, но с блокировкой.
В коробках с неравным распределением соотношение разное. В раздатках Full Time и Part Time пропорции фиксированы и составляют 40/60 или 60/40.
Что касается систем OnDemand, то в них пропорции распределения «плавающие» и варьируются от 50/50 до 100/0. То есть, такие раздатки в могут равномерно распределять вращение или перебрасывать на одну ось.
Ещё кое-что полезное для Вас:
Способы управления
Раздатки, устанавливаемые на авто, имеют три способа управления:
- ручной;
- электропривод;
- электронная система управления.
Ручной привод раздатки – старый и примитивный. При таком приводе водитель посредством рычагов выполняет отключение/подключение второго моста, блокировку дифференциала, включение понижающей передачи.
Электропривод отличается тем, что переключения в раздаточной коробке осуществляются сервоприводами. Водитель же управляет при помощи клавиш. Это удобный тип привода, но не такой надежный, как ручной механический.
На некоторых авто встречается комбинированное управление, при котором включение/отключение второго моста выполняется сервоприводом, а понижающая передача задействуется при помощи рычага, установленного в салоне.
Электронная система управления используется в раздатках привода OnDemand. Поскольку переключения в узле осуществляются в автоматическом режиме, то никаких элементов управления раздаткой для водителя не предусмотрено.
Раздаточные коробки устанавливаются в трансмиссии по-разному. Чаще этот узел соединен с КПП, что снижает количество составных элементов трансмиссии. Но есть и авто у которых раздаточная коробка установлена отдельно от КПП, а соединяются они между собой дополнительным карданным валом.
Несмотря на единый принцип работы раздаточных коробок, особенностей их функционирования множество. На одних внедорожниках основной ведущей осью является задняя, а передняя подключаемая. Но есть машины повышенной проходимости, у которых раздаточная коробка позволяет без проблем водителю делать основным любой ведущий мост.
Для того, чтобы одновременно распределить крутящий момент между передним и задним мостами авто оснащают раздаточной коробкой или раздаткой- механизмом в трансмиссии автомобиля, который, кроме распределения крутящего момента, выполняет еще несколько функций:
- увеличение крутящего момента, необходимого для преодоления сопротивления качению ведущих колес при движении по бездорожью;
- обеспечение устойчивости автомашины при медленном движении во время достижения максимального крутящего момента.
Устройство раздаточной коробки Audi.
Мировая автомобильная промышленность выпускает сотни моделей авто, оснащенных раздаточными коробками, имеющими различную конструкцию, которые состоят из нескольких основных элементов:
- металлического корпуса;
- главного (ведущего) вала, через который передается вращение от коробки передач;
- валов заднего и переднего моста;
- межосевого дифференциала, распределяющего вращение между передней и задней осью автомобиля;
- зубчатой или цепной передачи;
- маслосборника — камеры, в которой накапливается масло;
Конструкция межосевого дифференциала позволяет колесам переднего и заднего мостов вращаться с разной скоростью в случае, если узел не оснащен механизмом блокировки. Если в раздаточной коробке установлен дифференциал с функцией самоблокировки или возможностью блокировки вручную, раздаточная коробка будет принудительно регулировать вращение валов задней и передней оси в зависимости от состояния дороги.
Производители авто оснащают раздаточные коробки несколькими основными типами дифференциалов:
- вискомуфтами;
- блокировками Torsen;
- фрикционными муфтами.
Первый вариант является наиболее распространенным, простым в изготовлении и относительно недорогим. Из недостатков — невозможность принудительной блокировки дифференциала, возможность выхода из строя в результате перегрева при длительной нагрузке.
Torsen устанавливают на паркетниках, поскольку непрочная конструкция узла не позволяет авто передвигаться по бездорожью. Фрикционные муфты имеют более совершенную конструкцию, а также возможность ручной и автоматической блокировки.
Виды раздаточных коробок
Рычаги управления ручной раздаточной коробкой автомобиля Нива.
В зависимости от назначения, конструктивных особенностей и типов транспорта выпускают несколько видов агрегатов, предназначенных для распределения крутящего момента:
- простые (неотключаемые);
- ручные;
- полуавтоматические;
- автоматические.
Наиболее весомые достоинства простых механизмов — высокая износоустойчивость, простота использования и безотказность. Коробки такого типа устанавливают на зарубежные и отечественные модели внедорожников, а также спортивные автомобили, специально предназначенные для скоростной езды по бездорожью. Особенность таких раздаток в том, что они функционируют постоянно вне зависимости от типа дороги.
Для управления ручной раздаткой используют механический рычаг, который в большинстве случаев располагается между пассажирским и водительским сиденьем. Ручная коробка не зависит от работы электроники авто, безотказна в работе.
Работа полуавтоматики характерна возможностью управлять ведущими мостами нажатием клавиш, расположенных на панели. Из плюсов — простое управление, из недостатков — внимание водителя отвлекается на переключение кнопок.
Управление автоматической раздаточной коробкой происходит в результате срабатывания электронных систем, которыми оснащают современными автомобилями. Подключение/отключение мостов, блокировка дифференциала осуществляется сервоприводами или гидротрансформатором. Автоматическая раздаточная коробка способна чутко контролировать автомашину на дорогах с различным состоянием покрытия, недостатком является возможность отказа в результате попадания влаги.
Режимы работы раздаточной коробки
В зависимости от конструкции раздатки водителем могут быть использованы несколько режимов работы:
- включение заднего моста;
- включение переднего и заднего мостов;
- включение обоих мостов, межосевой дифференциал блокирован;
- включены обоих мостов, включена понижающая передача, дифференциал блокирован;
- включены оба моста при автоматической блокировке дифференциала.
Распространенные неисправности
Ремонт раздаточной коробки связан со значительными вложениями денег, поэтому для минимизации износа комплектующих необходимо бережно эксплуатировать автомобиль и проводить своевременное техническое обслуживание. Основными неисправностями раздатки называют.
Раздаточная коробка служит для распределения (раздачи) крутящего момента от коробки передач между ведущими мостами автомобиля; она также обеспечивает включение и выключение переднего ведущего моста.
Раздаточные коробки устанавливаются на автомобиле обычно за коробкой передач. На большинстве автомобилей повышенной проходимости устанавливаются двухступенчатые раздаточные коробки, конструкция которых позволяет при необходимости изменять распределяемый крутящий момент.
Наличие двух передач в раздаточной коробке позволяет изменять передаточные числа силовой передачи, удваивая общее число передач автомобиля. Один ряд передач получается при включении высшей передачи раздаточной коробки, другой, с большими передаточными отношениями, - при включении низшей передачи. Увеличение общего числа передач и передаточных отношений позволяет наиболее эффективно использовать автомобиль в любых дорожных условиях.
Принцип работы автомобильных раздаточных коробок вне зависимости от их конструктивного оформления одинаков. Рассмотрим их устройство и работу на примере двухступенчатой раздаточной коробки двухосных автомобилей ГАЗ-69А и ГАЗ-69.
Раздаточная коробка крепится к поперечине рамы в четырех точках на резиновых подушках и соединяется с коробкой передач коротким карданным валом.
В чугунном литом картере 4, имеющем сверху люк, закрытый крышкой 6, расположены три вала: ведущий 5, промежуточный 31 и ведомый 29.
Ведущий вал 5 установлен на шарикоподшипниках 1. Шарикоподшипник заднего конца ведущего вала закрыт глухой крышкой 2, а в крышке переднего конца ведущего вала установлен самоподжимной сальник. Наружный конец вала 5 имеет шлицы, на которых при помощи гайки закреплен фланец 40. К фланцу четырьмя болтами крепится фланец короткого карданного вала, соединяющего раздаточную коробку с коробкой передач. В средней части вала нарезаны шлицы, на которых сидит шестерня 7.
Ниже на двух конических роликоподшипниках 14 установлен промежуточный вал 31. Роликоподшипники закрыты крышками, под одну из которых поставлены регулировочные прокладки 43. На промежуточном валу на шлицах сидят шестерня 15, находящаяся в постоянном зацеплении с шестерней 7 ведущего вала и шестерней 24 ведомого вала, и шестерня 32 понижающей передачи.
Рис. Устройство раздаточной коробки автомобилей ГАЗ-69 и ГАЗ-69А: 1 - шарикоподшипник ведущего вала; 2 и 11 - крышки шарикоподшипников ведущего вала; 3 - стопорное кольцо; 4 - картер раздаточной коробки; 5 - ведущий вал; 6 - крышка люка картера; 7 - ведущая шестерня ведущего вала; 8 - распорное кольцо; 9 - самоподжимной сальник; 10 - фланец крепления промежуточного карданного вала; 12 - уплотнительная прокладка; 13 — регулировочные прокладки; 14 - роликоподшипник промежуточного вала; 15 - шестерня постоянного зацепления промежуточного вала; 16 - кронштейн механизма переключения и вала привода переднего моста; 17 - вилка включения переднего ведущего, моста; 18 - муфта включения переднего ведущего моста; 19 - бронзовая втулка; 20 - вал привода переднего ведущего моста; 21 - двухрядный шарикоподшипник; 22 - фланец крепления переднего карданного вала; 23 - роликоподшипник; 24 - шестерня постоянного зацепления ведомого вала; 25 - шестерня включения высшей и низшей передач; 26 - пробка сливного отверстия; 27 - вилка шестерни включения высшей и низшей передач; 28 - крышка роликоподшипника заднего конца ведомого вала; 29 - ведомый вал; 30 - ведущая шестерня привода спидометра; 31 - промежуточный вал; 32 - ведущая шестерня понижающей передачи
Ведомый вал установлен в двух конических роликоподшипниках 23. В крышке 28 роликоподшипника заднего конца ведомого вала расположены самоподжимиой сальник 9 и валик с ведомой шестерней привода спидометра, которая находится в зацеплении с ведущей шестерней 30, сидящей на шлицах вала. На этих же шлицах посажен фланец, который закрепляется на валу гайками.
Фланец служит для присоединения карданной передачи, идущей к заднему ведущему мосту автомобиля. Крышкой роликоподшипника переднего конца ведомого вала является кронштейн 16, в котором на двухрядном шарикоподшипнике 21 установлен передний конец вала 20 привода переднего ведущего моста. Задний конец вала 20 сидит на втулке 19 в отверстии ведомого вала. Под крышкой 28 расположены регулировочные прокладки конических роликоподшипников. На ведомом валу на бронзовой втулке свободно вращается шестерня 24. Шестерни постоянного зацепления 7, 15 и 25 раздаточной коробки имеют косые зубья.
Шестерня 25 установлена на ведомом валу 29; при помощи вилки 27 переключающего механизма она может перемещаться на шлицах по валу.
Перемещаясь вперед, шестерня 25 надвигается своими шлицами на зубчатый венец шестерни 24 постоянного зацепления, включается высшая передача раздаточной коробки. Перемещаясь назад, шестерня 25 входит в зацепление с ведущей шестерней 32 понижающей передачи, включается низшая передача раздаточной коробки. Шестерня 25 может занимать промежуточное (нейтральное) положение, когда она не находится в зацеплении ни с шестерней 32, ни с зубчатым венцом шестерни 24, ведомый вал 29 при этом не вращается.
Передний ведущий мост автомобиля включается перемещением муфты 18 по шлицам переднего конца ведомого вала. Перемещаясь вперед, муфта своими шлицами надвигается на зубчатый венец вала 20 привода переднего ведущего моста и соединяет его с ведомым валом.
Управление раздаточной коробкой осуществляется двумя рычагами, расположенными в кабине, водителя за рычагом переключения передач коробки передач. Опоры рычагов размещаются непосредственно на картере раздаточной коробки. Левый рычаг служит для включения и выключения переднего ведущего моста и имеет два положения: переднее-передний мост выключен и заднее - мост включен.
Правый рычаг служит для переключения передач раздаточной коробки и имеет три положения: переднее, когда включена низшая передача, среднее (нейтральное), когда ведущий вал разобщен с промежуточным, и заднее, когда включена высшая передача. Передачи в раздаточной коробке и передний ведущий мост включаются при помощи ползунов 33 и 34 и связанных с ними вилок 35 и 36. Для предотвращения произвольного включения передач и переднего ведущего моста служат фиксаторы.
Рис. Схема работы раздаточной коробки: а - высшая передача (передний ведущий мост выключен): б - низшая передача (передний ведущий мост включен) (наименование деталей 1-32 то же, что на предыдущем рисунке); 33 - ползун включения переднего ведущего моста; 34 - ползун переключения передач; 35 - вилка включения переднего ведущего моста; 36 - вилка переключения передач
Включать передний ведущий мост следует только при движении в тяжелых дорожных условиях (песок, снег, гололедица, грязная разбитая дорога и т.д.). Постоянная езда с включенным передним ведущим мостом увеличивает износ деталей автомобиля, повышает расход горючего вследствие возрастания потерь на трение и ведет к ускоренному износу шин. Поэтому, как только автомобиль выходит на хорошую дорогу, передний мост необходимо выключать.
При включенной высшей передаче в раздаточной коробке, если задние колеса не буксуют, включать и выключать передний мост можно во время движения на любой скорости без выключения сцепления. В этом случае ведомый вал раздаточной коробки и карданный вал, идущий к переднему ведущему мосту, вращаются с одинаковой скоростью. Если же задние колеса пробуксовывают, то включать передний ведущий мост нужно при выключенном сцеплении.
Низшая передача раздаточной коробки включается в особо тяжелых дорожных условиях. Эта передача включается на остановке автомобиля, после того как включен передний мост; при этом сцепление надо выключать.
Для предотвращения перегрузки силовой передачи большим крутящим моментом при включении низшей передачи раздаточной коробки в механизме управления раздаточной коробкой имеется блокирующее устройство , не дающее возможности включать низшую передачу раздаточной коробки при выключенном переднем ведущем мосте, а также выключать передний мост при включенной низшей передаче.
Это устройство выполнено и работает так же, как и замочный фиксатор коробки передач автомобилей ГАЗ-69 и ГАЗ-69А. Для улучшения маневренности и уменьшения расхода горючего при эксплуатации на дорогах с твердым покрытием у большегрузных автомобилей повышенной проходимости в раздаточной коробке имеется особый механизм - межосевой дифференциал .
Межосевой дифференциал обеспечивает колесам ведущих мостов возможность вращаться с разным числом оборотов. Это необходимо потому, что за одно и то же время колеса переднего, среднего и заднего мостов автомобиля проходят неодинаковые пути как на поворотах, так и при движении по неровной дороге, что может сопровождаться пробуксовкой части колес или движением их юзом.
Межосевой дифференциал размещается в раздаточной коробке между валами, передающими крутящий момент переднему и заднему (или тележке задних) ведущим мостам. Дифференциал выполняет две задачи:
- во-первых, передает вращение к соосно расположенным валикам, при этом число оборотов ведущего элемента (коробки) дифференциала остается неизменным при переменном числе оборотов валов
- во-вторых, распределяет (раздает) крутящий момент от коробки передач между валами в строго определенном отношении
Дифференциал, распределяющий крутящий момент между валами поровну, называется симметричным, а дифференциал, распределяющий крутящий момент между валами в некотором постоянном отношении, пропорциональном распределению сцепного веса автомобиля но ведущим мостам, которое задается при конструировании автомобиля, - несимметричным.
Механизмы автомобильных межосевых дифференциалов отличаются многообразием конструкций, но тем не менее принцип их устройства и работы одинаков.
Рис. Схема межосевого дифференциала: а - симметричный дифференциал; б - несимметричный дифференциалу; 1 - вал привода переднего ведущего моста; 2 - ведомая шестерня дифференциала; 3 - сателлит; 4 и 6 - шестерни валов привода ведущих мостов; 5 - вал привода среднего и заднего ведущих мостов; 7 - крестовина; 8 - коробка дифференциала
Устройство простейшего конического межосевого дифференциала схематично показано на рисунке. Механизм дифференциала состоит из коробки 8, приводимой во вращение относительно валов привода ведущих мостов автомобиля жестко связанной с ней, шестерней 2. В коробке установлена крестовина 7, на шипах которой свободно вращаются конические шестерни-сателлиты 3, которые находятся в зацеплении одновременно с двумя коническими шестернями 6 и 4, жестко связанными с валами 1 и 5 привода переднего, среднего и заднего мостов.
Работает дифференциал следующим образом. При вращении шестерни 2 вместе с коробкой 8 и крестовиной 7 дифференциала одновременно будут поворачиваться и сателлиты 3, а с ними шестерни 6 и 4 приводных валов ведущих мостов автомобиля, весь механизм дифференциала будет вращаться как одно целое. Так происходит при движении автомобиля по ровной прямой дороге, когда обе шестерни валов привода ведущих мостов автомобиля оказывают сателлитам одинаковое сопротивление прокручиванию.
Рис. Схема переезда автомобилем неровности: а — колесами переднего моста; б - колесами среднего и заднего мостов
Совсем по-другому работает межосевой дифференциал при поворотах или движении автомобиля по неровной дороге, когда колеса ведущих мостов вынуждены проходить неодинаковые пути. Так, например, при переезде через неровность (рис. а) передние ведущие колеса автомобиля совершат больший путь, чем колеса среднего и заднего мостов, скорость вращения колес среднего и заднего мостов при этом становится меньше скорости вращения передних колес; соответственно возрастает сопротивление их прокручиванию. В этом случае сателлиты начинают перекатываться по шестерне 4 вала привода среднего и заднего мостов и, вращаясь на шипах крестовины, увеличивают скорость вращения шестерни 6 вала привода переднего моста, колеса которого при переезде через неровность должны пройти больший путь, чем колеса среднего и заднего мостов. Число оборотов колес переднего моста при этом увеличивается настолько, насколько уменьшается число оборотов колес среднего и заднего мостов.
То же самое происходит и при переезде неровности колесами среднего и заднего мостов (рис. б). Колеса переднего моста, проходящие в этом случае меньший путь, замедляют скорость своего вращения и оказывают значительное сопротивление своему прокручиванию. Вследствие этого сателлиты дифференциала начинают перекатываться по шестерне 6 привода переднего моста, увеличивая соответственно скорость вращения шестерни 4 и связанных с нею через вал 5 колес среднего и заднего ведущих мостов.
В симметричном межосевом дифференциале (рис. а) крутящий момент, передаваемый шестерней 2, распределяется между валами привода переднего 1, среднего и заднего 5 мостов всегда поровну вследствие одинакового диаметра и числа зубьев шестерен 4 и 6.
В несимметричном межосевом дифференциале (рис. б), у которого диаметр шестерен 4 и 6 валов привода ведущих мостов не одинаков, крутящий момент распределяется между валами ведущих мостов пропорционально диаметру и числу зубьев шестерен их привода (чем больше диаметр шестерни, т.е. чем больше на ней зубьев, тем больший момент ей передается).
Для того чтобы сателлиты 3 в несимметричном дифференциале могли находиться в зацеплении одновременно с двумя различными по диаметру шестернями, их выполняют в виде двойной конической шестерни.
Рис. Схема межосевого несимметричного планетарного дифференциала: 1 - вал привода переднего ведущего моста; 2 - ведомая шестерня дифференциала; 3 - коронная шестерня; 4 - сателлит; 5 - солнечная шестерня; 5 - вал привода среднего и заднего ведущих мостов; 7 - коробка дифференциала
В некоторых конструкциях раздаточных коробок, например в раздаточной коробке автомобиля Урал-375, несимметричный дифференциал выполнен не из конических шестерен, а из цилиндрических так называемого планетарного типа.
В межосевом планетарном дифференциале, схема которого показана на рисунке, валы привода мостов связаны с различными по конструкции шестернями: вал 1 привода переднего моста с цилиндрической шестерней 5, называемой солнечной, вал 6 привода среднего и заднего мостов с коронной шестерней 3 внутреннего зацепления. В зацеплении с солнечной и коронной шестернями находятся небольшие цилиндрические шестерни - сателлиты 4, оси которых закреплены в коробке 7 дифференциала.
Работает межосевой планетарный дифференциал так же, как и межосевой конический дифференциал.
Применение в раздаточных коробках межосевых дифференциалов облегчает управление автомобилем, уменьшает расход горючего и износ шин; применение несимметричного дифференциала способствует, кроме того, более рациональному использованию сцепного веса автомобиля, который не всегда равномерно распределяется по осям, для увеличения силы тяги автомобиля. Вместе с тем межосевой дифференциал не устраняет буксования колес ведущих мостов при движении автомобиля по местности с различным состоянием грунта, когда наблюдается неодинаковое сцепление колес с грунтом.
Для повышения проходимости автомобиля в конструкциях межосевых дифференциалов предусматривается специальная муфта блокировки дифференциала. С помощью этой муфты дифференциал блокируется и буксование мостов устраняется, все ведущие, мосты вращаются с одинаковым числом оборотов. Блокировка дифференциала достигается тем, что муфта блокировки при ее включении жестко связывает между собой посредством шлицевых соединений коробку дифференциала и вал привода одного из ведущих мостов.
Для смазки механизма раздаточной коробки в ее картер заливается трансмиссионное масло до уровня маслоналивного отверстия, закрытого пробкой.
В теперешней жизни мы почти не попадаем на настоящее бездорожье. Оттого в перечне моделей среднестатистической фирмы автомобили с раздаточной коробкой встречаются все реже. Но все-таки они есть, и мы поговорим об этом самом «железном» из внедорожных агрегатов…
Упрощение и одинаковость конструкции автомобилей повышенной проходимости понятна.
Подавляющее большинство новых полноприводников построено по «легковой» схеме: поперечный двигатель спереди, постоянный привод на передние колеса и подключаемый с помощью дисковой муфты - на задние. Но в классе тяжелых внедорожных машин традиционно другой набор вездеходных ценностей, и раздаточная коробка для них - главный атрибут.
ОРТОДОКСЫ ЧЕСТНОГО ЖЕЛЕЗА
Раздаточная коробка - это самостоятельный довольно увесистый и сложный агрегат: нашпигованная шестернями, валами и муфтами часть трансмиссии между коробкой передач и ведущими мостами. Ее первое и основное назначение - разделять или раздавать в той или иной пропорции крутящий момент двигателя на оба ведущих моста - передний и задний.
Помимо распределительной функции, раздаточной коробке отдана еще одна - увеличивать крутящее усилие на колесах при одновременном понижении скорости передвижения. Так, на первой пониженной передаче по сравнению с первой повышенной примерно в три раза меньше скорость вращения колес и во столько же раз больше тяга на них. Редукторную часть раздаточной коробки иногда называют демультипликатором и обозначают чаще всего как 4L или просто L.
Таким образом, внутри единого корпуса «живут» два устройства. И если с демультипликатором все более-менее однозначно (от модели к модели меняется лишь передаточное отношение), то принципов раздачи крутящего момента по мостам несколько. Соответственно, различаются и конструкции раздаточных коробок.
НИЧЕГО БОЛЕЕ ПОСТОЯННОГО…
Первый принцип - он же первый и исторически - постоянный привод на задний мост с временным подключением переднего. Знатоки воскликнут «парт-тайм» и будут абсолютно правы. Такая трансмиссия более полувека доминировала во внедорожниках во многом благодаря простоте и выносливости конструкции. Примитивное подключение рычагом постепенно сменилось кнопочным управлением, но суть сохранилась.
Казалось бы, чего проще: на асфальте передний мост выключен, вне дорог - включен. Единственной загвоздкой оставался вопрос: когда именно надо подключать? Ведь позднее подключение «передка» на бездорожье чревато застреванием, а даже непродолжительное движение по асфальту в режиме 4х4 для большинства машин с part-time губительно технически.
Проблему решили инженеры Range Rover, заставив свою раздаточную коробку всегда приводить оба моста и заодно создав второй тип внедорожников. Разницу в скоростях переднего и заднего карданов гасит обыкновенный межосевой дифференциал. Симметричный, такой же как и между колесами. А для того чтобы трансмиссию постоянного полного привода уравнять по проходимости с подключаемой, установили еще и блокировку межосевого дифференциала. Наша родимая «Нива» - из этой оперы.
Итак, оба типа во внедорожном режиме жестко приводили две оси, а на асфальте постоянный полный привод доминировал благодаря тяге четырьмя колесами. Кроме того, постоянно полноприводные всегда во всеоружии - так сказать, всегда все включено.
ТЕРМИНОЛОГИЯ:
Строго говоря, фраза «разделяет момент между двумя мостами» полностью корректна только для тех внедорожников, у которых в действительности имеется два ведущих неразрезных моста. Поскольку независимые подвески неизбежно вытесняют зависимые, термин «мост» по отношению к внедорожнику теперь означает не саму по себе неразрезную балку с двумя колесами, а совокупность узлов подвески и трансмиссии, относящихся к передней или задней паре колес. С таким же успехом тут употребимо слово «ось».
Рукоять.
Нет ничего надежнее механического переключения раздатки. Пусть ручка вибрирует и требует усилий, но зато наглядна
Часть тяжелых внедорожников сейчас сочетает задний неразрезной мост с независимой подвеской спереди (Mitsubishi Pajero Sport, Toyota TLC200). По этой схеме построено и большинство пикапов. Некоторые компании в новых моделях полностью отказались от неразрезных мостов, заменив их независимой подвеской (Range Rover, Infiniti QX56, Jeep Cherokee). И только самые консервативные модели, доживающие свой долгий век на конвейере (Mercedes Gelandewagen, Land Rover Defender, UAZ), сохраняют верность полностью зависимой подвеске с двумя непробиваемо-крепкими мостами.
НЕ ВСЕ ХОРОШО, ЧТО ПОЛНО
Но есть и минусы. Раздаточная коробка получилась очень громоздкой, тяжелой и сложной. На том же Range Rover, чтобы сохранить большой дорожный просвет, пришлось поднимать ее над полом салона и фактически размещать в объемистом «ящике» - подлокотнике. Подобные факторы напрямую повлияли на цену машин с постоянным полным приводом. Кроме того, конструкции part-time были на голову надежнее и безболезненно «переваривали» гораздо большие перегрузки.
Сделать раздаточную коробку с межосевым дифференциалом компактнее, легче и дешевле заставил инженеров полноприводный бум, стартовавший к концу ХХ века. Появились варианты с цепью вместо тяжелых шестерен (Nissan Terrano и MMC L200), с планетарной конструкцией в приводе пониженной передачи. Но оставалась еще одна проблема - устойчивость постоянно полноприводного автомобиля в скользком повороте.
SUPERSELECT
Раздаточную коробку с таким названием применяет компания Mitsubishi. Звучит непонятно, а по сути - обе системы (part-time и постоянный полный привод с межосевым дифференциалом) «в одном флаконе». Четыре положения SuperSelect позволяют двигаться исключительно на заднем приводе при отключенном переднем, подключать передние колеса вместе с задними через межосевой дифференциал (длительный режим), делать то же, но с заблокированным межосевым дифференциалом (аналог подключенного part-time) и, наконец, добавлять к заблокированному «центру» «понижайку». С какой стороны ни взгляни - рай для джипера!
СВОБОДА, РАВЕНСТВО И… «УШИ»
Когда вам говорят, что свободный дифференциал, дескать, «отправляет» часть крутящего момента на то или иное колесо или мост - не верьте! В системах со свободным дифференциалом вся мощность всегда уйдет туда, где будет меньшее сопротивление.
Классика поведения подобной трансмиссии на обледенелом лесном повороте при избытке скорости: начало дуги под тягой - больше момента уходит назад и автомобиль напоминает заднеприводный. Вы сбрасываете газ перед самой крутой частью виража, и мгновенно вес автомобиля, а с ним и доля крутящего момента устремляются вперед - машина стала переднеприводной, заскользила наружу! Вы судорожно парируете снос рулем и, вспомнив переднеприводные заповеди, слегка добавляете газу… Снова схватывают задние колеса, и высокий пикап или внедорожник, окончательно развернувшись поперек дороги, улетает в кювет! Почему так происходит? Потому что в раздаточной коробке вашего вездехода ничто не регулирует направление и долю крутящего момента. Он весь уходит туда, где в данную долю секунды больше скользит, причем переброс мощности происходит при мизерной, незаметной водителю разнице в сцеплении колес.
Побороть губительную свободу симметричного дифференциала пытались разными способами. Лучше всего это получилось у систем электронной стабилизации, но мы сейчас не о них. Помимо симметричных, в «раздатках» стали применять несимметричные дифференциалы, заведомо раздающие больший крутящий момент назад. Технически они несложны, но позволяют почти всегда оставлять автомобиль немного более заднеприводным, уберегая от коварных перебросов мощности. Такой дифференциал стоит и в «раздатке» Audi Q7, и в «мицубишевском» SuperSelect II (33:67 %).
ОТБОР МОЩНОСТИ
Довольно редко от раздаточной коробки приводятся еще какие-то узлы, кроме мостов. Это может быть лебедка (на части Toyota Land Cruiser 80), разнообразные навесные агрегаты спецтехники (например, снегоочистители). Такую раздаточную коробку чаще называют коробкой отбора мощности.
Для нее используется специальная аббревиатура КОМ, дополнительные приводы вращают собственные карданные валы. Даже отечественный УАЗ-469 имел версию с КОМ для щетки под брюхом. За границей подобные коммунальные машины весьма широко используют и сегодня.