Огромная популярность, которую приобрели в последнее время внедорожники и кроссоверы, не случайна. Полный привод дает водителю возможность ездить по городу и по пересеченной местности. В таком автомобиле раздаточная коробка спроектирована таким образом, чтобы в полной мере реализовать преимущества полного привода.
Назначение раздаточной коробки
В автомобилях с одним приводом крутящий момент, создаваемый двигателем и преобразованный КПП, передается непосредственно на ведущие колеса. Если у автомобиля полный привод, для наиболее рационального использования крутящий момент необходимо распределить между передней и задней осями. Кроме того, время от времени возникает необходимость изменять величину крутящего момента, передаваемого на конкретную ось при движении.
Раздаточная коробка отвечает за распределение мощности двигателя между передней и задней осями. Как и коробка передач, она способна в определенной степени увеличивать значение крутящего момента, что особенно важно при эксплуатации автомобиля в сложных условиях бездорожья.
Иногда этот механизм выполняет специальные функции на спецтехнике (пожарные машины, сельскохозяйственная и строительная техника). Задача раздаточной коробки — передавать часть крутящего момента на спецоборудование: пожарный насос, тросовую лебедку, крановый механизм и т. д.
Конструкция «раздатки»
Раздаточная коробка, которую иногда называют просто «раздаткой», устанавливается между валами и коробкой передач, ведущими к осям. Несмотря на огромное разнообразие конструкций, некоторые детали раздаточной коробки доступны на любой модели:
- ведущий вал (передает крутящий момент от КПП на раздаточную коробку);
- механизм блокировки и межосевого дифференциала;
- зубчатая или цепная понижающая передача;
- актуатор (отвечает за включение блокировки);
- карданные валы привода передней и задней оси;
- синхронизатор, позволяющий включить понижающий ряд в движение.
Раздаточная коробка — это корпус в который входит ведущий вал двигателя, а два карданных вала выходят на переднюю и заднюю оси. Конструкция раздаточной коробки аналогична конструкции коробки передач: ее корпус представляет собой закрытый картер, масляная ванна которого обеспечивает смазку дифференциала и механизма блокировки. Для переключения используются рычаг или кнопки в салоне.
Принцип действия раздаточной коробки
Основная функция раздаточной коробки — подключение или отключение одного из мостов. В конструкции классических внедорожников и полноприводных грузовиков крутящий момент неизменно передается на задний ведущий мост. Передний мост в целях экономии топлива и ресурса узлов подключалась только для преодоления сложных участков дороги или в сложных дорожных условиях (дождь, лед, снег). Этот принцип сохраняется и в современных автомобилях, с той лишь разницей, что передняя ось теперь неизменно является ведущей.
Изменение крутящего момента, его распределение между всеми ведущими мостами — вторая по важности функция раздаточной коробки. Межосевой дифференциал распределяет крутящий момент между передней и задней осями, при этом они могут получать равные мощности (симметричный дифференциал) или делиться на определенную пропорцию (несимметричный дифференциал).
Межосевой дифференциал позволяет осям вращаться с разной скоростью. Это необходимо при движении по дорогам с хорошим покрытием, чтобы снизить износ шин и сэкономить топливо. В тот момент, когда автомобиль выезжает с дороги, и вам нужно максимально использовать полный привод, срабатывает межосевая блокировка дифференциала, оси жестко связываются друг с другом и могут вращаться только с одинаковой скоростью. Благодаря предотвращению пробуксовки такая конструкция увеличивает проходимость на бездорожье.
Следует подчеркнуть, что функция блокировки дифференциала доступна лишь в небольшом количестве раздаточных коробок, устанавливаемых на классические внедорожники, спецтехнику и военные грузовики. Распространенные в наше время паркетные кроссоверы и внедорожники не предназначены для столь серьезной езды по бездорожью, поэтому в целях удешевления они лишены этой функции.
Разнообразие межосевого дифференциала
В раздаточных коробках используются три разные системы блокировки межосевого дифференциала, которые устанавливаются на автомобили, с внедорожными качествами.
Фрикционная многодисковая муфта. Самый современный тип блокировки дифференциала в раздаточной коробке. Контролируемая сила сжатия набора фрикционных дисков, используемых в муфте, позволяет распределять крутящий момент по осям в зависимости от конкретных дорожных условий. В нормальных дорожных условиях оси нагружены одинаково. Если одна из осей начинает пробуксовывать, фрикционные диски сжимаются, частично или полностью блокируя межосевой дифференциал. Теперь ось, которая идеально «цепляется за дорогу», получает больше крутящего момента от двигателя. Для этого актуатор подает команду на электродвигатель или гидроцилиндр.
Вискомуфта или вязкостная муфта. Устаревший, но дешевый и простой в использовании блокиратор дифференциала. Он состоит из набора дисков, помещенных в корпус, заполненный силиконовой жидкостью. Диски соединены со ступицами колес и корпусом муфты. Когда скорость мостов начинают меняться, силикон становится более вязким, блокируя диски. К недостаткам устаревшей конструкции можно отнести склонность к перегреву во время работы и несвоевременное воздействие.
Дифференциал Torsen из-за его ограничения в прочности используется в «паркетных» внедорожниках и универсалах повышенной проходимости. Как и вискомуфта, он передает крутящий момент на вал, который меньше проскальзывает. Актуатор Торсена способен распределять не более 80% тяги на нагруженную ось, при этом скользящий мост в любом случае будет иметь не менее 20% крутящего момента. Конструкция дифференциала состоит из червячных шестерен, за счет трения которых образуется блокировка.
Как эксплуатировать раздаточную коробку
Старые внедорожники, грузовики и спецтехника обычно имеют ручное (механическое) управление«раздаточной коробкой». Для подключения или отключения одного из мостов, а также для включения дифференциала или пониженного ряда используется рычаг, обычно расположенный на полу кабины рядом с рычагом переключения передач. Для его включения необходима время от времени полная остановка автомобиля.
Модели помоложе имеют электрическое ручное управление и все режимы раздаточной коробки выбираются с помощью кнопок на панели. Если на «раздатке» есть синхронизатор, останавливать машину не нужно.
В современных автомобилях используется раздаточная коробка автомат. При выборе автоматического режима бортовой компьютер сам определяет пробуксовку оси и затем перенаправляет крутящий момент. При необходимости активирует блокировку дифференциала. Водитель может выключить автоматику и выполнять всю работу на ходу самостоятельно. Рычага управления нет.
Все типы кроссоверов и универсалов имеют полностью автоматизированный механизм управления раздаточной коробкой. У водителя нет возможности самостоятельно управлять механизмом, так как все решения принимаются компьютером.
