Раздатка и редуктор в чем разница
Ликбез по раздаточным коробкам
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».
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.
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.
РАЗДАТКА-ЛАЙТ
Мода на внедорожники побудила создать более дешевые варианты «раздаток» для тех машин, эксплуатация которых в меньшей степени предполагает бездорожье. Прежде всего это одноступенчатые раздаточные коробки без «понижайки» (Mercedes ML без офф-роуд-пакета) и совмещение одной ступени с виско-муфтой и несимметричной раздачей (38:62%) у Cadillac Escalade с 2002 года. Подобных систем много, но в начале ХХI века большинство проблем, над которыми бились создатели металлических шедевров полного привода, успешно решила вездесущая электроника. Она сумела сверхточно и мгновенно дозировать подключение второго моста, избавив водителей и от необходимости возить с собой десятки килограммов «умного металла», и от того, чтобы платить за них.
Раздаточная коробка.
Раздаточная коробка является неотъемлемым атрибутом автомобиля, оборудованного системой полного привода. Раздаточная коробка имеет следующее предназначение:
•распределяет крутящий момент по осям автомобиля;
•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 следующее общее устройство раздаточной коробки:
•ведущий вал;
•межосевой дифференциал;
•механизм блокировки межосевого дифференциала;
•вал привода задней оси;
•цепная (зубчатая) передача;
•понижающая передача;
•вал привода передней оси.
Ведущий вал передает крутящий момент от коробки передач к раздаточной коробке.
Межосевой дифференциал предназначен для распределения крутящего момента между осями и позволяет им вращаться с разными угловыми скоростями. Межосевой дифференциал может быть симметричным и несимметричным.
Симметричный дифференциал распределяет крутящий момент между осями поровну, несимметричный – в определенном соотношении. В раздаточных коробках, используемых в системах полного привода подключаемого автоматически и полного привода подключаемого вручную межосевой дифференциал, как правило, не применяется.
Для полной реализации полноприводных возможностей предусматривается блокировка межосевого дифференциала. Под блокировкой межосевого дифференциала понимается полное или частичное выключение дифференциала, обеспечивающее жесткое соединение передней и задней осей между собой. Блокировка может осуществляться автоматически или вручную.
Современными механизмами автоматической блокировки межосевого дифференциала является:
•вискомуфта;
•самоблокирующийся дифференциал Torsen;
•многодисковая фрикционная муфта.
Схема вязкостной муфты
Вязкостная муфта (вискомуфта) является наиболее простым и недорогим устройством автоматической блокировки дифференциала. Работа муфты основана на возникновении блокирующего момента при разности угловых скоростей осей. Конструктивно муфта состоит из набора перфорированных дисков, половина из которых соединена со ступицей, другая – с корпусом муфты. Диски помещены в силиконовую жидкость. При проскальзывании одной из осей увеличивается частота вращения определенных дисков, силиконовая жидкость становиться более вязкой (густеет) и муфта блокируется – образуется связь ступицы с корпусом муфты. К недостаткам вискомуфты можно отнести срабатывание с запаздыванием, неполная блокировка межосевого дифференциала, перегрев при длительном использовании, несовместимость с системой ABS.
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.
1.вал привода задней оси
2.самоблокирующийся межосевой дифференциал
3.маслосборник
4.ведущий вал
5.картер раздаточной коробки
6.вал привода передней оси
7.цепная передача
Схема вязкостной муфты
1.ведомая ступица
2.корпус муфты, связанный с приводным валом
3.ведомый диск
4.ведущий диск
Схема дифференциала Torsen
1.корпус дифференциала
2.солнечная шестерня привода передней оси
3.червячные шестерни
4.солнечная шестерня привода задней оси
5.фланец вала привода задней оси
6.ось червячной шестерни
7.сателлит
Отличие раздатки от редуктора
Это нужно знать про полный привод. Часть вторая, про раздаточные коробки.
В первой части мы уже разобрались, зачем полноприводные трансмиссии нужны, и почему их оснащают дифференциалами, как к такому техническому решению пришли.
Теперь хочется подробнее остановиться непосредственно на конструктиве, а именно, как работают основные узлы и агрегаты полного привода.
Раздаточная коробка
Основным узлом, благодаря которому автомобиль вместо одной ведущей оси получает пару, является раздаточная коробка. Она способна как изменять скорость вращения и крутящий момент, так и перераспределять его.
Конструктивно ее располагают либо как отдельный узел, соединяя карданной передачей с коробкой передач (устаревшее решение для легковых автомобилей), либо пристыковывают непосредственно к картеру коробки. Такое решение технологичнее, легче, увеличивает виброакустический комфорт и КПД.
Внутренности раздаточной коробки могут сильно различаться.
Раздаточные коробки бывают как одноступенчатыми (и в последнее время все чаще), так и двухступенчатыми, тем самым значительно увеличивая тяговые возможности автомобиля. Добиваются этого либо вальным редуктором с набором зубчатых колес и муфтой выбора, либо при помощи планетарной передачи, которую располагают на входном валу раздаточной коробки. Такой вариант обеспечивает хороший КПД, низкий шум, возможность плавного переключения режимов работы.
Раздаточная коробка может реализовать разные схемы полного привода.
Самая простая – Part-time (подключаемый вручную). В классическом варианте включение оси происходит при помощи зубчатой муфты, что стоит делать на остановленном автомобиле для исключения удара зубьев. На современных автомобилях допускается включение второй оси на небольших скоростях при равномерном движении. Ездить по дорогам с хорошим коэффициентом сцепления с подключенной осью категорически не рекомендуется, т.к. из-за циркуляции мощности может произойти разрушение элементов трансмиссии, будет повышенный износ шин, автомобиль будет иметь недостаточную поворачиваемость.
Автомобили, которые использовали такой тип раздаточной коробки: Toyota Fortuner, Nissan Patrol, Nissan Navara, Ford Ranger, Mazda BT-50, Suzuki Vitara, Suzuki Jimni, Great Wall Hover, Jeep Wrangler, UAZ Patriot.
Оптимальная – Full-time (постоянный полный). Связь осей реализована через дифференциал, нет описанных выше минусов. Такая схема удобна в повседневном использовании на любых покрытиях. Для увеличения «внедорожности» такая раздаточная коробка обычно имеет возможность блокировки дифференциала, либо сам дифференциал имеет нетривиальную конструкцию (самоблокирующийся, повышенного трения).
Автомобили с такой трансмиссией: Toyota Land Cruiser (Prado), Land Rover Discovery, Land Rover Defender, Audi Q7, VW Touareg, Porsche Cayenne, Lada 4×4.
Современный — Torque on-demand (подключаемый электроникой). Все реже можно встретить представителей классических Part-time и Full-time и все чаще современный «полный привод по требованию». Подробнее о том как он работает, мы рассмотрим в третьей части, а конструктив здесь достаточно прост: для двигателей с продольным расположением двигателя и подключением передней оси схема полностью повторяет Part-time, только вместо зубчатой муфты – фрикционная муфта с актуатором, позволяющая плавно и вовремя обеспечить перераспределение крутящего момента между осями. При определенных условиях муфта может обеспечить и полную блокировку.
Если автомобиль имеет поперечный двигатель и подключение задней оси, то как таковой раздаточной коробки у него нет: спереди установлен угловой редуктор, сзади на оси – фрикционная муфта.
Такой тип привода применяют на: BMW c xDrive, Cadillac Escalade, Ford Explorer, Land Rover Freelander, Toyota RAV4, Kia Sportage, Mitsubishi Outlander, Nissan Murano, Nissan X-Trail, Suzuki SX4.
Нельзя объять необъятное, продолжение будет совсем скоро. Расскажу про различные дифференциалы, их устройство и принцип работы!
Раздаточная коробка и системы 4×4 (4WD) (AWD)
Назначение системы 4WD — обеспечивать передачу крутящего момента ко всем четырем колесам автомобиля, а не только к двум.
Трансмиссия 4×4 включает в себя все те же элементы, что и трансмиссия заднеприводного автомобиля, а также раздаточную коробку, передний карданный вал и передний ведущий мост (с блокирующимися ступицами или без них).
В некоторых автомобилях используется система AWD. Система AWD — это система, в которой все четыре колеса постоянно являются ведущими. Системы AWD могут включать в себя много различных элементов. Система AWD имеет коробку передач или коробку передач в блоке с ведущим мостом, раздаточную коробку, передний и задний дифференциалы.
Также, как в системе с задним приводом, мощность двигателя передается к коробке передач, а далее посредством карданного вала и заднего моста — к колесам. Раздаточная коробка — это редуктор, используемый для управления потоком мощности к переднему мосту и в некоторой степени к заднему мосту. Раздаточная коробка передает мощность посредством одного первичного вала и двух вторичных валов, по одному для каждого ведущего моста. Первичный вал раздаточной коробки соединяется с вторичным валом коробки передач.
Многие раздаточные коробки имеют понижающий редуктор, позволяющий обеспечить более низкий диапазон передач, обычно с передаточным числом 2:1. Низкий диапазон ограничивается работой в режиме привода на 4 колеса (4WD), потому что он удваивает крутящий момент, передаваемый к ведущим мостам, и этот увеличенный крутящий момент часто предназначается для управления больше чем одним мостом.
Два типа раздаточных коробок — это коробки для переключаемого привода на 4 колеса и постоянного привода на 4 колеса.
Раздаточная коробка для переключаемого привода
Раздаточные коробки с переключаемым приводом могут переключаться в режим 4WD вручную, с помощью электроники или автоматически. Когда привод 4WD не включен, автомобили с переключаемыми раздаточными коробками работают также как автомобили с приводом на 2 колеса (2WD). Система работает в режиме 4WD только после активизации по команде водителя или в случае системы с автоматическим приводом на 4 колеса (A4WD) — по команде модуля.
Раздаточная коробка для постоянного привода
Раздаточные коробки с постоянным приводом всегда находятся в режиме 4WD и не управляются водителем. Передняя трансмиссия всегда включена и передает постоянную мощность к переднему и заднему мостам. Автомобиль с раздаточной коробкой для постоянного привода не будет работать как автомобиль 2WD.
Ручной рычаг переключения передач
Чтобы переключиться из положения N B2WD ИЛИ 4WD, водитель должен установить коробку передач в положение Р (Парковочная передача) (автоматическая коробка передач) или выжать педаль сцепления при работе двигателя в режиме холостого хода (механическая коробку передач) и затем передвинуть рычаг переключения раздаточной коробки в положение 2WD, 4WD или 4WD Low.
Рычаг переключения режимов раздаточной коробки
Переключения из режима 2WD в 4WD можно выполнять, когда автомобиль перемещается в любом направлении на любой скорости, пока ступицы передних колес заблокированы. Переключения из режима 4WD в 2WD можно выполнять в любое время. Переключения в режим 4WD Low следует выполнять при полностью остановленном автомобиле. Автомобили с автоматической коробкой передач требуют переключения коробки передач в положение Р, короткой паузы в положении R (Передача заднего хода) и затем перемещения рычага раздаточной коробки в положение 4WD Low.
Если вследствие скручивания трансмиссии переключать рычаг раздаточной коробки становится трудно, проедьте на автомобиле несколько метров в противоположном направлении — это позволит устранить затруднение. Если рычаг раздаточной коробки переключать все еще трудно, проедьте на автомобиле несколько метров вперед, переключите коробку передач в положение N и при движении автомобиля со скоростью 3 мили/ч или меньше, переключите раздаточную коробку в желаемое положение.
Переключатель выбора диапазонов переключения, расположенный на панели приборов, сигнализирует модулю управления о выборе переключения водителем. Переключатель выбора диапазонов переключения и индикатор на панели приборов горят, когда электродвигатель переключения перемещается в положение 4WD High или 4WD Low. Когда электродвигатель переключения может находиться в положении с включенной контрольной лампой, понижающая ступица или блокирующее устройство 2WD-4WD пока не могут быть включены. Это может происходить, если их шлицы не совмещены со шлицами водила планетарной передачи или корпуса муфты. Т.к. понижающая ступица и блокирующее устройство подпружинены, когда будут соблюдены соответствующие условия, они будут перемещаться в требуемое положение. Включение контрольной лампы не гарантирует, что выбранный режим переключения передачи был включен.
В некоторых автомобилях для управления системой используется трехпозиционный переключатель, в то время как на других автомобилях используется четырехпозиционный переключатель. Имеющиеся положения переключателя — это 2WD, A4WD, 4WD High и 4WD Low.
Вилки переключения диапазонов
В некоторых раздаточных коробках для того, чтобы переключиться между низким и высоким диапазонами, используется понижающая вилка переключения. Понижающая вилка переключения обычно перемещает элемент, который включает планетарную передачу.
В некоторых раздаточных коробках для переключения между режимами 2WD и 4WD используется блокирующая вилка переключения. Блокирующая вилка переключения обычно перемещает элемент, который включает ведущую звездочку и цепь.
В большинстве раздаточных коробок для переключения понижающей вилки переключения и блокирующей вилки переключения используется рычаг переключения или электродвигатель и кулачок переключения диапазонов в сборе.
Планетарные передачи
В некоторых раздаточных коробках для увеличения крутящего момента в режиме 4WD Low используется простая планетарная передача. Планетарная передача может работать по разному. В раздаточных коробках с переключаемым приводом планетарные передачи приводятся в движение первичным валом или центральной (солнечной) шестерней. Сателлиты «обкатываются» по внутреннему венцу коронной шестерни, которая удерживается неподвижной. В результате этого водило планетарной передачи поворачивается медленней, чем первичный вал. Т.к. водило посредством понижающей ступицы (втулки переключения высокого- низкого диапазона) крепится прямо к вторичному валу, вторичный вал вращается с более низкой частотой вращения, чем первичный вал. Это действие увеличивает крутящий момент двигателя, подаваемый к колесам. Во всех режимах, отличных от 4WD Low, понижающая ступица соединяет центральную шестерню с вторичным валом.
Раздаточная коробка имеет цепной привод с высоким к.п.д. Он обеспечивает передачу мощности к переднему вторичному валу. Цепь приводится в движение ведущей звездочкой, расположенной на заднем вторичном вале, и приводит в движение ведомую звездочку, расположенную на переднем вторичном вале. На раздаточных коробках с ручным переключением переключение из режима 2WD в 4WD выполняется, когда вилка переключения диапазонов 2W-4W перемещает блокирующую втулку, чтобы задействовать ведущую звездочку на шлицах заднего вторичного вала. Ведущая звездочка приводит в движение цепь, которая поворачивает ведомую звездочку на переднем вторичном вале.
В раздаточных коробках AWD выход из планетарной передачи входит в вязкостную муфту (виско-муфту), которая имеет один выход к заднему вторичному валу, а другой — к звездочке приводной цепи для переднего вторичного вала.
В некоторых раздаточных коробках для механической блокировки заднего вторичного вала относительно ведущей звездочки в режимах 4WD High и 4WD Low используется блокирующая втулка. В режимах 2WD и A4WD блокирующая втулка не используется.
В большинстве раздаточных коробок используется насос для смазки. Обычно насосы имеют привод от заднего вторичного вала.
Типы муфт раздаточной коробки
Комплект дисков муфты в сборе с корпусом кулачка/ катушки
В некоторых автоматических раздаточных коробках используется комплект дисков муфты в сборе с корпусом кулачка/ катушки. При необходимости эта муфта, чтобы соответствовать условиям движения, позволяет передавать крутящий момент к переднему вторичному валу. Муфта — это модуль, управляемый посредством реле, который работает, когда модуль воспринимает различия в частоте вращения между передним и задним вторичными валами. В некоторых автомобилях муфта используется вместо блокирующего элемента, чтобы включить в работу все четыре колеса.
Ступица муфты имеет шлицевое соединение с задним вторичным валов и с дисками муфты с внутренними шлицами. Ступица муфты вращается с частотой вращения заднего вторичного вала.
Корпус муфты имеет шлицевое соединение с ведущей звездочкой и с дисками муфты с наружными шлицами. Корпус муфты вращается с частотой вращения переднего вторичного вала.
Когда модуль активизирует реле, оно подает питание от аккумулятора к катушке муфты. Магнитное поле катушки муфты подтягивает якорь к корпусу кулачка/ катушки в сборе. Т.к. якорь имеет шлицевое соединение с корпусом муфты, он вращается с частотой вращения вторичного вала, а корпус кулачка/ катушки в сборе начинает вращаться с той же самой частотой вращения.
На внутренней стороне корпуса кулачка/ катушки в сборе располагается половина шариков в сборе с кулачком. Другая половина шариков в сборе с кулачком имеет шлицевое соединение с задним вторичным валом, а шарики располагаются между этими двумя кулачками. Т.к. два кулачка вращаются с разной частотой вращения, это заставляет шарики «наезжать» на кулачки. Это действие толкает кулачок к нажимному диску и сжимает комплект дисков муфты. Сжимая диски муфты вместе, ступица муфты соединяется с корпусом муфты и передает крутящий момент к переднему вторичному валу.
Электромагнитная муфта в сборе
Раздаточные коробки с электронным переключением оснащаются электромагнитной муфтой, которая по принципу действия аналогична муфте компрессора системы кондиционирования воздуха. Электромагнитная муфта позволяет раздаточной коробке переключаться в режим 4WD High при любой безопасной скорости. Муфта управляется модулем посредством переключающего реле.
Муфта используется для набора частоты вращения системы переднего привода от нуля до частоты вращения, соответствующей скорости автомобиля, в течение нескольких миллисекунд. Это активизирует блокирующиеся ступицы. После блокировки ступиц модуль управления позволяет электродвигателю переключения выполнить переключение. Когда задний и передний вторичные валы раздаточной коробки достигают синхронной скорости, подпружиненная муфта синхронизатора механически сцепляет блокирующуюся ступицу вторичного вала и звездочку цепной передачи, и затем отключается электромагнитная муфта.
Функция вязкостной муфты аналогична функции муфты дифференциала повышенного трения. Эта муфта обеспечивает передачу крутящего момента к колесам независимо от сцепления шин с дорогой. Вязкостная муфта автоматически выполняет эту функцию для улучшения тягового усилия автомобиля, когда изменяется частота вращения передних и задних колес.
Вязкостная муфта аналогична по конструкции многодисковым муфтам, используемым в автоматических коробках передач. Вязкостная муфта имеет герметичный корпус, в котором содержится два комплекта дисков. Диски имеют ферритноеазотированно-цементированное покрытие. Один комплект дисков соединяется с корпусом муфты, а другой комплект соединяется с внутренней ступицей муфты.
Корпус вязкостной муфты — это герметичный блок; он заполняется комбинацией специального силикона на основе жидкости (85 %) и воздуха (15 %). Вращение корпуса под действием жидкости передается к ступице. Когда диски (ведущие) корпуса вращаются, они «прорезают» жидкость. Жидкость быстро нагревается и расширяется в корпусе. Когда жидкость расширяется, это заставляет воздух, содержащийся в корпусе, плотно прижиматься к дискам (ведомым) ступицы и вращаться с той же самой частотой вращения, что и ведущие диски. Крутящий момент эффективно передается между ведущими и ведомыми дисками без прямого контакта между ними.
Поток мощности в базовой раздаточной коробке
Имеются три пути передачи мощности через эту раздаточную коробку:
• 4×4 High
• 4×4 Low
• Привод на 2 колеса
Низкий диапазон обеспечивается планетарной передачей. Для управления потоком мощности к звездочке приводной цепи в режиме 4WD используется блокирующая втулка.
Современные раздаточные коробки имеют несколько преимуществ над системами, использовавшимися в прошлом. В число преимуществ входят такие, как легкость переключения, тихая работа и уменьшение износа элементов. Когда выбран режим 2WD, в отличие от старых систем современные раздаточные коробки позволяют всем внутренним элементам 4WD расцепляться с трансмиссией. Они не создают никакой дополнительной задержки движения и не оказывают неблагоприятного воздействия на экономию топлива.
Когда автомобиль переключается в режим 2Н, понижающая ступица перемещается вперед, вводя свои внутренние шлицы в зацепление с наружными шлицами на конце первичного вала. Первичный вал блокируется с задним вторичным валом, и крутящий момент передается к заднему дифференциалу. Ни один из элементов 4WD не активизирован в это время.
Если шлицы понижающей ступицы и первичного вала состыкованы (предотвращая зацепление), цилиндрическая пружина в основании вала будет сохранять давление переключения, позволяя элементам сцепиться, как только первичный вал начинает вращаться.
Когда автомобиль переключается на какую-нибудь передачу, крутящий момент передается к первичному валу раздаточной коробки от вторичного вала коробки передач. Понижающая ступица соединяет первичный вал с задним вторичным валом, и крутящий момент передается к заднему мосту. Когда выбирается диапазон 4WD, блокирующая втулка перемещается и сцепляет внутреннюю блокирующую ступицу с ведущей звездочкой.
При внутренней блокирующей ступице, сцепленной с ведущей звездочкой, ведущая звездочка блокируется с задним вторичным валом. При заднем вторичном вале, сблокированным с ведущей звездочкой, крутящий момент передается также и к переднему мосту — посредством приводной цепи, ведомой звездочки и переднего вторичного вала
Когда выбирается режим 4L, понижающая ступица перемещается на водило, блокируя водило с задним вторичным валом. Когда включается какая-либо передача, крутящий момент передается через центральную (солнечную) шестерню к сателлитам. Сателлиты обкатываются по внутренней стороне коронной шестерни, что заставляет водило и задний вторичный вал вращаться с понижением относительно первичного вала. Теперь через раздаточную коробку передается более высокий крутящий момент.
Как и в положении 4Н, внутренняя блокирующая ступица остается сблокированной с ведущей звездочкой. При внутренней блокирующей ступице, сблокированной с ведущей звездочкой, крутящий момент через приводную цепь, ведомую звездочку и передний вторичный вал также передается к переднему дифференциалу.
Элементы передней трансмиссии
При работе в режиме 4WD передний карданный вал передает мощность к переднему ведущему мосту. Типовой передний карданный вал имеет передний одиночный карданный шарнир, задний одиночный или двойной карданный шарнир, заднюю скользящую вилку и чехол (для закрывания шлицов скользящей вилки).
Передний мост
Передний ведущий мост требуется для передачи мощности от дифференциала к передним колесам. Передний ведущий мост действует также как задний ведущий мост. Когда система находится в режиме 4WD передний ведущий мост направляет поток мощности через полуоси к обоим передним колесам. Большинство полуосей состоят из двух частей: внутренней секции, которая в дифференциале соединяется с полуосевой шестерней, карданного шарнира или шарнира равных угловых скоростей, и наружной секции, которая соединяется со ступицей колеса.
В автомобилях 4WD используются два типа передних мостов: с цельной балкой и для независимой передней подвески (IFS).
Мосты с цельной балкой имеют монолитную конструкцию. Такие мосты используются в таких вариантах, в отношении которых предполагается, что на передок автомобиля будет возложена существенная дополнительная масса от такого оснащения, как лебедки, снегоуборочный инвентарь и т.д.
Мосты IFS предназначаются для того, чтобы позволить переднему мосту стать неотъемлемой частью подвески автомобиля. В мостах IFS используются полуоси с шарнирами равных угловых скоростей, дающими мостам «гибкость» относительно грунта, и чашкой дифференциала, которая является частью картера моста.
Блокирующиеся ступицы колес
Имеются три типа блокирующихся ступиц: механическая (с ручной активизацией), которая требует усилий со стороны водителя для управления ей; автоматическая, которая активизируется на основании вращения полуоси; и вакуумная, которая вводится в зацепление внешним источником вакуума. Механические ступицы имеют муфту, которая переключается вращением части блока ступицы, чтобы вручную сцепить муфту (чтобы заблокировать ступицу) или расцепить ее. Ступица сцепляется, когда внутренний кулачок перемещает шпонку на ступице муфты в зацепление с пазом в ступице колеса. Автоматические ступицы имеют функцию, благодаря которой вращение моста заставляет работать кулачок в ступице. Эта функция позволяет водителю включать режим 4WD без уделения внимания блокировке ступиц.