Раздаточная коробка: устройство, назначение, принцип работы, основные неисправности

Что такое раздаточная коробка

В автомобилях с моноприводом крутящий момент, созданный двигателем и преобразованный коробкой передач, передается непосредственно на ведущие колеса. Если же авто имеет привод на все четыре колеса, для наиболее рационального использования крутящий момент нужно распределить между передней и задней осями. Также иногда возникает необходимость изменить количество  крутящего момента, передаваемого на определенную ось во время движения.

Задачу распределения усилия от двигателя между передней и задней осями выполняет раздаточная коробка. Подобно коробке передач, она способна до определенной степени увеличить значение крутящего момента, что особенно важно при эксплуатации автомобиля в условиях тяжелого бездорожья.Иногда этот механизм выполняет особые функции на спецтехнике (пожарные автомобили, сельскохозяйственная и строительная техника).

Задача раздаточной коробки состоит в том, чтобы передать часть крутящего момента на специальное оборудование: пожарный насос, тросовая лебедка, механизм подъемного крана и т.д.

Назначение

Назначение раздаточной коробки (РК) состоит в распределении передающего усилия между ведущим и дополнительными мостами. Так же раздатка позволяет включать либо выключать ведущий мост и в некоторых случаях понижать или повышать передаточное число и тем самым увеличивать в двое количество существующих передач применяемых для коробки передач машины.

Такое вождение особенно важно при движении по хорошей автостраде, раздаточная коробка передач позволяет отключить дополнительный мост, тем самым снимается нагрузка на двигатель, трансмиссию уменьшается расход топлива. Создание раздаточной коробки идёт с начала двадцатого века, когда начинались развиваться гонки на автомобилях по шоссе и в условиях бездорожья. Особенно применение такого агрегата нужно для грузовой техники, где планировалось использование дополнительного осевого моста. Необходимо было как то сбалансировать крутящийся момент между двумя мостами.

Как только автомобиль попадает в условия бездорожья, то применение раздатки совместно с межосевым дифференциалом помогают двигателю распределить вращающийся момент к мостам в необходимом пропорциональном соотношении веса нагрузки, обеспечивая равномерно колёсам разных мостов вращаться с одинаковой скоростью, тем самым снижается нагрузка в трансмиссии и уменьшается износ механизмов, а главное, автомобиль преодолевает препятствия и движется равномерно в плохих дорожных условиях.

Принцип работы и схема раздаточной коробки.

Наверняка, многие, кто сталкивался с полноприводными автомобилями задавался вопросом: как работает раздатка? Принцип работы раздаточной коробки во многом зависит от его конструкции. Схема и принцип работы простейшей раздаточной коробки выглядит примерно таким образом: коробка передач передает крутящий момент на ведущий вал раздаточной коробки (иногда между коробкой передач и раздаткой стоит ретардер), который в свою очередь передает момент на межосевой дифференциал.

Межосевой дифференциал распределяет крутящий момент между валом привода задней оси и валом привода передней оси (он также имеет важную функцию – он дает возможность вращаться осям с разной угловой скоростью). Дальше в зависимости от режима работы раздаточной коробки крутящий момент передается либо на оба моста, либо только на один.

Здесь также важным элементом является механизм блокировки межосевого дифференциала, в задачи которого входит полное или частичное отключение межосевого дифференциала. Данная функция обеспечивает жесткое сцепление и, соответственно, одинаковую скорость вращения валов привода переднего и заднего моста.

Устройство раздаточной коробки

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.

Назначение узлов раздаточной коробки

Межосевой дифференциал. Данный узел позволяет распределить межосевой крутящий момент и дает приводным валам вращаться на разных угловых скоростях. Это особенно важно при движении в поворотах, поскольку колеса проходят разное расстояние и, следовательно, должны вращаться с разной скоростью. Если раздаточная коробка не оснащена таким узлом, обеспечить колесам возможность вращаться с разными скоростями можно только путем отключения одной оси.

Межосевые дифференциалы бывают симметричными и несимметричными. Первый работает таким образом, что крутящий момент раздается поровну на обе оси, второй делит его в определенной пропорции.

Механизм блокировки межосевого дифференциала. Чтобы автомобиль мог полноценно реализовать свои внедорожные возможности, межосевой дифференциал оснащают блокирующим механизмом, назначение которого в том, чтобы принудительно заставить колеса обеих осей вращаться с одинаковой скоростью. Блокирование может происходить либо принудительно, либо вручную, в зависимости от типа механизма.
В настоящее время используются следующие виды блокировок:

• дифференциал самоблокирующийсяTorsen;
• фрикционная многодисковая муфта;
• вязкостная муфта (вискомуфта).

Первыми двумя механизмами оснащается раздаточная коробка кроссоверов в силу недостатков, описанных ниже.

Вискомуфта. Это наиболее простое устройство, позволяющее автоматически заблокировать межосевой дифференциал. Принцип ее работы следующий: внутри нее находятся перфорированные диски, погруженные в силиконовую жидкость, часть дисков соединена с корпусом, а остальные со ступицей; во время пробуксовки колес одной из осей одни диски начинают вращаться быстрее других, силиконовая жидкость разогревается и густеет, как бы склеивая ступицу с корпусом.

Основное достоинство такой системы – низкая стоимость. Недостатков гораздо больше: срабатывание происходит с запозданием, в результате чего автомобиль может успеть зарыться буксующими колесами; блокировка дифференциала не полная; от продолжительной работы происходит перегрев; данный узел несовместим с системой ABS.

Самоблокирующийся дифференциал Torsen. Это конструкция, состоящая из набора червячных шестерен – ведущих и ведомых. Принцип работы данного устройства следующий: пока все колеса хорошо «держат» дорогу, дифференциал раздает крутящий момент осям поровну. Как только одна из осей пробуксовывает, момент, благодаря силам трения в червячной передаче, перебрасывается на другую ось, соотношение усилий может доходить до 20:80.

Основной минус такого решения – ограничения по прочности конструкции. По этой причине Torsen не устанавливается на внедорожниках, его удел – кроссоверы.

Многодисковая фрикционная муфта. Это набор фрикционных дисков, имеющих контролируемую степень сжатия. Такая муфта позволяет распределять между осями крутящий момент в зависимости от условий местности. В обычных условиях момент делится поровну. Во время пробуксовки одной из осей диски муфты сжимаются, дифференциал полностью или частично блокируется. Для обеспечения работы муфта может оснащаться электрическим или гидравлическим приводом и электронной системой управления.

Еще межосевой дифференциал можно заблокировать вручную посредством механического, пневматического, гидравлического или электрического привода. Многие автомобили имеют возможность блокировки дифференциала, как в автоматическом, так и в ручном режиме.

Цепная передача. Назначение данного узла заключается в передаче крутящего момента приводному валу передней оси автомобиля для обеспечения работы полного привода. Она состоит из пары зубчатых колес (ведущее и ведомое) и приводной цепи. Помимо передачи цепной, в раздаточной коробке может применяться зубчатая, состоящая из цилиндрических шестерен.

Классификация раздаточных коробок

Существует в конструктивном исполнении много разных типов и классификаций раздаточных коробок (РК). Поэтому механизмы разделяются на следующие категории:

По способу распределения мощности механизмы могут быть:

•  подключённый постоянный привод на оба моста;
• возможность отключения одного из мостов;
• возможность отключения и включения любого из мостов.

По числу передач коробки бывают:

• одноступенчатые;
• двухступенчатые;
• трёхступенчатые. Это обозначает что передаточное число на колесо равно 1, 2 или 3. Чем больше число, тем больше усилие на колесо.

По типу механизма управления существует следующая классификация раздаточных коробок (РК):

• РК с автоматическим, электронным подключением с помощью сервопривода или гидропереключателя. Очень эффективна такая система при гололёде, при торможении система отключает задний мост, остаётся тормозная трансмиссия заднего моста, а передний мост продолжает двигать транспорт и держит машину прямолинейно.
• Полуавтоматическая РК работает от кнопок управления на машине. Позволяет в необходимый момент принудительно включить или выключить привод РК.
• Ручная РК имеет специальные рычаги управления расположенные обычно между передними креслами. Управление выполняется исключительно ручное, механическое, что обеспечивает при рабочем состоянии системы её полную безотказность. Распространена на российских семействах УАЗ, КАМАЗ, МАЗ, а так же на иностранных джипах с ручной коробкой передач.

По расположению валов механизмы делятся на следующие:

• РК имеют соосные приводные валы к мостам, обеспечивается единое использование главной передачи для обоих мостов.
• Привод РК может заблокировать привод моста обеспечивается движение без пробуксовки, мост подключается на труднодоступных участках. При движении по шоссе мост дополнительный отключается. РК имеют дифференциальный привод мостов.
• Передний мост постоянно подключён, для прохода трудного участка дороги следует включить дифференциал.

Режимы работы раздаточной коробки

Режим работы раздаточной коробки в зависимости от конструктивных особенностей может подразделяться на несколько видов:

• межосевой дифференциал заблокирован и оба ведущих моста работают
• дифференциал автоматически заблокирован и оба ведущих моста в работе
• оба ведущих моста получают крутящий момент (как у автомобиля Нива)
• работает только задний мост
• оба моста в работе на понижающей передаче, дифференциал заблокирован. В данном режиме у автомобиля самая высокая проходимость.

Переключение раздаточной коробки от одного режима работы к другому происходит при помощи рычага (на старых поколениях автомобилей с полным приводом) и с помощью кнопок. Само переключение может осуществляться механическим, электрическим, пневматическим и даже с гидравлическим приводом.

Управление раздаточной коробкой

На классические внедорожники устанавливается раздатка с механическим или электромеханическим ручным управлением. В первом случае используется рычаг, во втором — кнопки, управляющие электроприводом актуатора. Это позволяет водителю самому подбирать подходящий режим, ориентируясь на дорожную ситуацию. При наличии синхронизатора не требуется остановка для включения пониженной передачи или блокировки дифференциала.

Последние годы полноприводные автомобили комплектуются раздатками с автоматическим управлением. Бортовой компьютер самостоятельно определяет пробуксовку мостов и переключает режимы, считывая данные со спидометра и датчиков скорости вращения колес.

Раздаточные коробки кроссоверов и «паркетных» внедорожников лишены опции ручной блокировки. На них устанавливают вискомуфты, многодисковые фрикционные муфты или дифференциалы Торсен. Их недостаток в недостаточной прочности и невозможности длительного движения с заблокированным дифференциалом. Они помогают выбраться из грязи, но непригодны для длительного движения по бездорожью.

Тип привода и влияние раздаточной коробки на него

Особенности работы раздатки влияют на тип полного привода, которых всего три:

1. Постоянный полный.
2. Полный привод, подключаемый вручную.
3. 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 раздатка по умолчанию подает вращение только на одну ось. Но при возникновении определенных условий движения, электроника задействует привод муфты и происходит подключение второго моста.

Основные неисправности раздаточных коробок и их причины

Раздаточная коробка является механическим устройством, которое, как и другие механизмы может иметь определённый срок службы, где в период эксплуатации возникают некоторые неисправности. Существует несколько факторов, которые влияют на продолжительность работоспособности РК.

1. Конструктивное исполнение.
2. Устройство полного привода.
3. Режим эксплуатации.
4. Техническое обслуживание в указанные сроки.

К часто встречающимся основным неисправностям можно отнести следующие.

• Стуки, гул, вой — последствия износа шестерней и подшипников.
• Сильная вибрация в раздаточной коробке. Может возникать особенно в движении вследствие износа подшипников.
• Подтекание или течь масла. Обычно из-за нарушения герметичности сальников или вследствие других нарушений герметичности стыков в корпусе.
• Сложность во включении или самопроизвольное отключение коробки — износ зубьев шестеренок или муфты, неправильная регулировка.
• Дефект шестерёнок, муфт, фиксаторов. Требуется ремонт, разборка коробки, замена изношенных частей.
• Растяжение цепи коробки в последствии износа.
• При движении возникают рывки, сбои при работе коробки изи сильного растяжения цепи.
• Перегрев или быстрый нагрев муфты с запахом гари масла, резины изи износа сервопривода, фрикционной муфты.
• Возникает неустойчивость работы при нагрузках, поворотах.
• Электронное управление не работает из-за выхода из строя электромагнита, нет цепи питания, нарушено крепление проводки.

Что влияет на срок работы РК

Срок работы раздатки зависит от нескольких факторов, среди которых конструкция, тип полного привода, параметры эксплуатации, использование некачественного горючего и нерегулярность проведения техобслуживания. Что касается первого фактора — типа привода, он подразделяется на постоянный, автоматический и ручной.

В постоянном приводе РК работает постоянно. Соответственно, через небольшой промежуток времени она изнашивается. Нынешние конструкции работают таким образом, что раздатка использует электронное управление.

При автоматическом режиме работы изнашивание раздатки происходит медленнее, так как она не постоянно работает под нагрузкой. Вместе с этим электроника помогает продлить срок службы.

РК, которые подключаются ручным методом, считаются самыми надежными, поскольку они работают только тогда, когда требуется. При движении коробка выполняет свое функциональное назначение, но в ней все равно задействованы не все составляющие. Это существенно снижает износ. Признаки неисправности раздаточной коробки могут появиться, если автомобиль эксплуатируется в тяжелых условиях. Если работа полного привода используется для езды по бездорожью, то узел получает колоссальные нагрузки.

Кроме того, такая езда может спровоцировать деформацию корпуса. Именно поэтому важно соблюдать правила эксплуатации полного привода. На работу РК также влияет конструкция. Наиболее качественной считается механическая коробка с шестеренчатым зацеплением. Однако ее громоздкие размеры и неудобное управление заставило людей отказаться от их использования.

Сегодня применяется электронный тип управления. Что касается ручного управления, то в этих конструкциях автолюбителю нужно использовать клавиши и с их помощью задействовать электропривод.

Техническое обслуживание — это процедура, которая регулярно требуется для раздаточной коробки. Как уже говорилось, от качества смазки зависит быстрота изнашивания деталей. Составные элементы коробки способны повредиться, если в системе будет выявлен недостаток масла, либо его сильное загрязнение, а также исчерпание ресурса.