Устанавливается на всех автомобилях с полным приводом, а также на автомобилях, укомплектованных каким-либо дополнительным оборудованием. Предназначение раздаточной коробки полноприводного автомобиля следующее:
- распределение крутящего момента между приводными осями;
- увеличение крутящего момента при езде по бездорожью.
Под автомобилями с дополнительным оборудованием подразумевается всевозможная спецтехника, такая как автокраны, автоподъемники, пожарная техника и прочее. В данном случае раздаточная коробка обеспечивает подключаемый привод масляных насосов, водяных помп и прочего оборудования.
Устройство раздаточной коробки автомобиля
В плане устройства раздаточные коробки различных автомобилей существенно отличаются , однако их общее предназначение остается неизменным. «Раздатка» автомобиля с полным приводом состоит из следующих узлов:
- корпус (картер);
- ведущий вал;
- валы привода передней и задней осей;
- межосевой;
- устройство блокировки дифференциала;
- зубчатая или цепная передача;
- понижающая передача.
В корпусе раздаточной коробки располагаются все элементы, включая понижающую передачу и межосевой дифференциал. , в корпусе раздаточной коробки имеется смазывающая жидкость (трансмиссионное масло), которая обеспечивает постоянную смазку всех внутренних узлов.
Крутящий момент от КПП передается на раздаточную коробку через ведущий вал. Далее крутящий момент передается на межосевой дифференциал, который может иметь различные конструкции. Устаревшие раздаточные коробки содержат простейший межосевой дифференциал без механизма блокировки. На современных автомобилях устанавливается дифференциал с возможностью жесткой блокировки или самоблокирующийся дифференциал.
Межосевой дифференциал
Основное предназначение межосевого дифференциала заключается в распределении крутящего момента между приводными осями автомобиля. Дифференциал без механизма блокировки позволяет осям вращаться с различной скоростью. Тогда как самоблокируемый или с механизмом ручной блокировки дифференциал позволяет принудительно распределять крутящий момент между приводными осями в зависимости от дорожных условий.
В современных раздаточных коробках встречаются различные конструкции самоблокирующихся дифференциалов:
- вязкостная муфта;
- блокировка типа Torsen;
- фрикционная муфта.
Наибольшее распространение получила конструкция с вискомуфтой (вязкостной муфтой)
. Данный механизм автоблокировки дифференциала наиболее прост в изготовлении и является относительно недорогим. Принцип работы вискомуфты основан на отслеживании угловых скоростей приводных осей. При увеличении угловой скорости одной из приводных осей, происходит плавная блокировка дифференциала и увеличение крутящего момента на ось с меньшей угловой скоростью. Основным рабочим телом данной муфты является специальная жидкость с изменяемой вязкостью. К недостаткам такой конструкции можно отнести отсутствие возможности ручной блокировки, неполное автоматическое блокирование, возможность перегрева при длительной работе.
Дифференциал Torsen имеет более совершенную конструкцию, однако в силу ограниченной прочности не применяется на внедорожниках. Главным преимуществом такого механизма является более широкий диапазон переброса крутящего момента.
Блокировка на основе фрикционной муфты существенно превосходит предыдущие конструкции, так как имеется возможность как автоматической, так и ручной блокировки дифференциала. В конструкции имеются фрикционные диски, и работа основана на силах трения. При проскальзывании одной из приводных осей, фрикционные диски, сжимаясь, полностью или частично блокируют дифференциал.
Задней ведущей оси в большинстве случаев располагается соосно с ведущим валом. Вал привода передней оси получает вращение от цепной или зубчатой передачи. Помимо всего прочего, в раздаточной коробке также может присутствовать понижающая передача , которая позволяет увеличивать крутящий момент, передаваемый от силового агрегата . Большинство внедорожников укомплектованы раздаточными коробками с понижающей передачей. В раздаточной коробке также может быть смонтирован механизм ручного или автоматического отключения и подключения полного привода.
В зависимости от конструкции раздаточная коробка может иметь несколько режимов работы. Основные режимы:
- подключена задняя ось;
- подключены обе приводные оси;
- подключены обе оси с межосевой блокировкой;
- подключены обе оси с межосевой блокировкой и пониженной передачей;
- подключены обе оси с автоблокировкой межосевого дифференциала.
Управление раздаточной коробкой может осуществляться непосредственно рычагами (механический привод), либо кнопками, включающими исполнительные механизмы, воздействующие на органы управления раздаточной коробки. На полноприводных автомобилях, не предназначенных для внедорожной езды, «раздатка» в большинстве случаев управляется автоматически.
Раздаточная коробка является обязательным механизмом, которым комплектуются полноприводные автомобили. Основная функция раздаточной коробки состоит в перераспределении крутящего момента между ведущими мостами, а также в его увеличении, что особенно актуально при движении в условиях бездорожья.
Которая выступает неотъемлемым атрибутом полноприводного автомобиля, предназначена для правильного распределения крутящего момента по ведущим мостам. Кроме этого, именно раздаточная коробка увеличивает крутящий момент при движении по бездорожью.
Конструкция раздаточной коробки
В зависимости от конкретной системы полного привода, конструкция раздаточной коробки немного отличается, но можно выделить общие элементы, которые обязательно входят в механизм: корпус, ведущий вал, межосевой дифференциал и механизм блокировки дифференциала, зубчатая передача, вал привода задней оси, вал привода передней оси и понижающая передача.
Все элементы, в том числе понижающая передача и межосевой дифференциал, находятся в корпусе раздаточной коробки, заполненной специальным трансмиссионным маслом, обеспечивающим смазку узлов.
Раздаточная коробка является неотъемлемым атрибутом автомобиля, оборудованного системой полного привода . Раздаточная коробка распределяет крутящий момент по осям автомобиля, а также увеличивает крутящий момент при движении по плохим дорогам и бездорожью.
Конструкция раздаточной коробки различается в зависимости от вида системы полного привода. Вместе с тем, можно выделить общие конструктивные элементы раздаточной коробки: ведущий вал, межосевой дифференциал с механизмом блокировки, цепная (зубчатая) и понижающая передачи, а также валы привода передней и задней оси.
Ведущий вал передает крутящий момент от коробки передач к раздаточной коробке.
Самоблокирующийся дифференциал Torsen представляет собой конструкцию, состоящую из червячных шестерен: ведущих (сателлиты) и ведомых (солнечные шестерни приводов осей). Блокировка в дифференциале происходит за счет сил трения в червячной передаче. При движении по твердому покрытию устройство работает как обычный межосевой дифференциал и распределяет крутящий момент по осям в равных отношениях. При проскальзывании одной из осей крутящий момент перебрасывается на ось с лучшими сцепными свойствами, при этом соотношение крутящих моментов может достигать 20:80. Ввиду ограничений по прочности конструкции дифференциал Torsen не применяется на внедорожных автомобилях.
Многодисковая фрикционная муфта представляет собой набор фрикционных дисков с контролируемой степенью сжатия (блокировки). Муфта обеспечивает распределение крутящего момента между осями в зависимости от дорожных условий. В нормальных условиях крутящий момент распределяется по осям в равных отношениях. При проскальзывании одной из осей фрикционные диски сжимаются, чем достигается частичная или полная блокировка межосевого дифференциала. Крутящий момент перераспределяется на ось, имеющую лучшее сцепление с дорогой. Для выполнения своих функций муфта может иметь электрический (электродвигатель) или гидравлический (гидроцилиндр) привод и электронную систему управления.
Ручная (принудительная) блокировка дифференциала производится водителем с помощью механического, пневматического, электрического или гидравлического привода. На некоторых конструкциях предусмотрены функции как автоматической, так и ручной блокировки межосевого дифференциала.
Вал привода задней оси выполнен, как правило, соосно с ведущим валом. Цепная передача обеспечивает передачу крутящего момента на переднюю ось. Она включает ведущее и ведомое зубчатые колеса и приводную цепь. Вместо цепной передачи в раздаточной коробке может использоваться цилиндрическая зубчатая передача. Раздаточная коробка в системе автоматически подключаемого полного привода представляет собой, как правило, конический редуктор.
Понижающая передача служит для увеличения крутящего момента при движении по плохим дорогам и бездорожью. Она присутствует в отдельных конструкциях раздаточных коробок внедорожных автомобилей. На современных автомобилях понижающая передача выполнена в виде планетарного редуктора.
В раздаточной коробке, устанавливаемой на автомобили с системой полного привода подключаемого вручную, предусмотрена возможность подключения переднего моста (в данном контексте мост и ось синонимы) в раздаточной коробке. Отдельные конструкции раздаточных коробок системы постоянного полного привода имеют функцию отключения передней оси.
Режимы работы раздаточной коробки определяются ее конструкцией. В совокупности раздаточная коробка может иметь следующие режимы работы:
- включен задний мост;
- включены оба моста;
- включены оба моста при блокировке межосевого дифференциала;
- включены оба моста на понижающей передаче при блокировке дифференциала;
- включены оба моста при автоматической блокировке дифференциала.
Переключение режимов осуществляется с помощью рычага управления, копок на панели приборов или поворотного переключателя.
Автомобилей. Благодаря этому агрегату, происходит распределение крутящего момента по осям, а также его увеличение при движении автомобиля по местности со сложным рельефом.
Взгляд в прошлое
Первые полноприводные автомобили появились в начале двадцатого века. Это были легковые автомобили, предназначенные для участия в гонках по шоссе и по бездорожью. Публика отнеслась к изобретению прохладно, считая его баловством, и не собиралась переплачивать большие деньги за сомнительное удовольствие.
Казалось, идея умерла, никому не нужная. Но уже в десятых годах прошлого века конструкторы реанимировали ее, разработав полноприводные грузовые автомобили.
Перед разработчиками встал вопрос: как распределить крутящий момент между двумя ведущими мостами. Было ясно, что обычная коробка скоростей не может решить эту задачу.
После некоторых манипуляций появился совершено новый агрегат, который выполнял следующие задачи:
- создавал ряд передаточных отношений, способствующих согласованию скорости вращения коленвала, крутящего момента, выходящего из него, и скорости автомобиля;
- распределял крутящий момент между ведущими мостами;
- не препятствовал движению назад.
По привычке этот новый механизм долго еще называли коробкой скоростей. Но, в отличие от знакомой по не полноприводным автомобилям, эта коробка имела два выходных вала.
Но и эта разработка не имела успеха из-за высокой стоимости. Возможно, она так и канула бы в лету, но тут началась первая мировая война. А, как известно, военные действия ведутся не только вдоль дорог с твердым покрытием, приходится тащить пушки по бездорожью, да еще и в весеннюю распутицу. Вот тут-то и настал звездный час полноприводных автомобилей.
Назначение раздаточной коробки
Раздаточная коробка служит для распределения усилия на все ведущие мосты автомобиля. Кроме того, с ее помощью осуществляется включение и выключение ведущего переднего моста. Раздаточная коробка, как правило, имеет двухступенчатый редуктор. Под его воздействием меняются передаточные числа, и вдвое увеличивается количество передач автомобиля.
Первый ряд передаточных чисел получается при включении прямой (высшей) передачи. Второй ряд задействуется при понижении передачи. Это позволяет использовать автотранспорт в разных дорожных условиях.
В конструкции автомобилей высокой проходимости имеется устройство, не позволяющее включить понижающую передачу в тот момент, когда передний мост включен. Такое устройство предохраняет задний мост от перегрузки большим крутящим моментом.
Типы раздаточных коробок
1. С соосными приводными валами ведущих мостов. Этот тип широко применяется благодаря возможности использования единой главной передачи для переднего и заднего мостов.
2. С несоосными ведомыми валами. У них нет промежуточного вала. Компактность, бесшумность, высокий КПД – вот главные преимущества этого типа раздаточной коробки. К тому же она отличается небольшой металлоемкостью.
3. С блокированным приводом ведущих мостов. Позволяет использовать полную тяговую силу без пробуксовывания колес. С такой раздаточной коробкой передний мост включается только на труднопроходимых участках дороги. При движении автомобиля по твердому покрытию в целях экономии топлива и снижения степени изнашивания шин передний мост отключается.
4. С дифференциальным приводом ведущих мостов. В коробках этого типа применяется , позволяющий вращение ведущих валов с разными скоростями. У автомобиля, оснащенного такой коробкой, постоянно включен передний мост. Для повышения проходимости дифференциалы межосевые выполняются с принудительной блокировкой.
Устройство раздаточной коробки
Несмотря на различия конструкции раздаточных коробок, зависящих от системы полного привода, все они имеют общие основные узлы:
- вал ведущий;
- дифференциал межосевой;
- механизм, блокирующий межосевой дифференциал;
- приводной вал задней оси;
- зубчатая или цепная передача;
- передача понижающая;
- приводной вал передней оси.
Схема раздаточной коробки
Крутящий момент от коробки скоростей к раздаточной коробке передается через ведущий вал.
Распределяет крутящий момент между осями — дифференциал межосевой. Благодаря ему, оси могут вращаться с разными угловыми скоростями. Межосевой дифференциал бывает двух типов:
- симметричный (распределяет крутящий момент поровну);
- несимметричный (распределяет крутящий момент в различных соотношениях).
Служит для жесткого сцепления передней и задней осей.
Цепная передача передает крутящий момент на переднюю ось. Она состоит из зубчатых колес (ведущего и ведомого) и приводной цепи. Вместо цепной часто используют зубчатую передачу (цилиндрическую). В системе полного привода, автоматически подключаемого, раздаточная коробка выполнена в виде конического редуктора.
Назначение понижающей передачи – увеличение момента крутящего при движении автомобиля по бездорожью. Имеет конструкцию планетарного редуктора.
Режимы работы
Раздаточная коробка работает в пяти режимах.
1. Включена нейтраль.
2. Разблокирован дифференциал при включенной повышающей передаче: крутящий момент делится в соотношении 1:2.
3. Заблокирован дифференциал при включенной повышающей передаче: крутящий момент делится в зависимости от сцепления колес с дорожным покрытием.
4. Разблокирован дифференциал при включенной понижающей передаче: крутящий момент раздается в соотношении 1:2.
5. Заблокирован дифференциал при включенной понижающей передаче: передний и задний мосты работают как единое целое. Крутящий момент раздается в зависимости от степени сцепления колес с дорогой. В таком режиме проходимость автомобиля самая высокая.
Видео: раздаточная коробка.
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.