Раздаточная коробка: устройство и принцип работы

Сделай репост и информация будет всегда под рукой ✅

Раздаточная коробка — это очень важный элемент в любом полноприводном автомобиле (4WD) или спецтехнике с оборудованием. Благодаря этому устройству крутящий момент передаётся одновременно на все 4 колеса (заднюю и переднюю ось). Это помогает серьёзно увеличить проходимость авто по любому типу бездорожья. Дополнительно этот автомобильный агрегат улучшает курсовую устойчивость и управление внедорожника при достижении максимального крутящего момента.

Раздаточная коробка или «раздатка» помогает превратить оба моста на машине – ведущими. Таким образом, на все колёса «подаётся» фиксированная мощность.

Как выглядит раздаточная коробка от Chevrolet Niva
Если говорить кратко, раздаточная коробка состоит из различных валов, шестерёнок, механизма управления, а также межосевого дифференциала (муфты). Ведущий вал передаёт крутящий момент от коробки передач напрямую к «раздатке». А межосевой дифференциал помогает распределять этот самый крутящий момент между осями. Таким образом авто становится полноприводным.

Принцип работы этого агрегата заключается в подключении второй оси (как правило задней), когда это требуется (например, для прохождения сложных участков). Таким образом, цель этого агрегата – это активирование одновременно передней и задней осей автомобиля, а также повышение крутящего момента при прохождении тяжёлых участков дорог.

А где можно найти «раздатку»? В большинстве автомобилей она находится непосредственно за коробкой передач.

Существует несколько видов раздаточных коробок, но принцип работы примерно один и тот же. Про это и многое другое будет подробно написано простым языком в этой статье.

Для начала расскажу, что же это такое – раздаточная коробка?

Назначение раздаточной коробки

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.

Схема полного привода с раздаточной коробкой передач

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.

Что может сломаться в раздатке?

Стоимость ремонта раздаточной коробки довольно высока, поэтому важно аккуратно пользоваться своей машиной и проходить регулярное обслуживание. Перечислю, какие основные неисправности возникают в «раздатке»:

Износ подшипников. На это указывает шум и вибрация при эксплуатации авто. А через некоторое время возникают стуки и скрежет, что свидетельствует о значительном ухудшении раздаточной коробки.
Износ фиксаторов переключения в механизме. Это приведёт к тому, что «раздатка» начнёт самостоятельно выключаться.
Течь масла. Оно может подтекать как через стыки в корпусе, так и через сальники и их посадочные места. Подтекание масла происходит из-за нарушения герметичности.
Появление задиров на зубьях шестерёнок. При этом возникают проблемы с переключением передач.
Шум в подшипниках. Это можно выявить при помощи прослушивания деталей авто при техническом обслуживании. При движении слышится постоянный «вой» с небольшими стуками. Подшипники надо заменить на новые.
Растяжение цепи. В результате происходит проскальзывание зубьев шестерёнок, где расположена цепь. Чтобы это выявить, надо вывернуть колёса максимально в сторону и начать резкое движение. Вы должны услышать громкий треск в области раздаточной коробки. В тяжёлых случаях цепь может протирать картер этого агрегата.
Износ межосевого дифференциала. Сателлиты этой детали постоянно находятся в трении, а если смазка плохая или в систему смазки попадают металлические частички, то через 30-40 км пробега дифференциал выходит из строя. Чтобы удалить металлическую крошку применяют магнит, который находится на дне «раздатка».
Износ вязкостной муфты. Приводит к ухудшению курсовой устойчивости при поворотах, неуверенному прохождению плохих дорог, скрип в трансмиссии, а также неравномерный износ резины на колёсах. Вискомуфту следует сменить на новую или отремонтировать.
Износ механизма подключения полного привода. В некоторых типах «раздаток» есть электромагниты, оплётка которых очень реагирует на нагрузку. Со временем это может привести к поломке электромагнитного сцепления подключения приводы.

Отсюда делаем вывод, что раздаточная коробка – довольно сложный механизм, который требует регулярной проверки. Стоимость работ по ремонту начинается от 2000 р., а в частности ремонт актуатора обойдётся свыше 8000 руб.

Такая деталь, как «раздатка» может продаваться как в готовом виде, так и отдельными запчастями для неё. Для российских автомобилей часто применяют раздаточные коробки фирмы ЯМЗ и ЗМЗ. А производители раздаточных коробок для иномарок: Dana, ОЕМ, Quattro, 4-matic, Eaton, BorgWarner. Цена на «раздатку» начинается от 20 тыс. руб.

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:
возможность отключения одного из мостов;
возможность отключения и включения любого из мостов.
По числу передач коробки бывают:
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):
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:
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.

Классификация

Существует немало различных конструкций раздаточных коробок. Расскажу, какие виды «раздаток» устанавливают на автомобили.

Привод ведущих мостов

Дифференциальный привод. В раздаточной коробке расположен межосевой дифференциал. Минус – пониженная проходимость.

Раздаточная коробка с блокированным приводом. Позволяет эффективно использовать всю тягу автомобиля, исключая пробуксовку. Минус – увеличенный расход топлива, износ деталей трансмиссии и шин.

Схема полного привода

Подключаемая вручную (Part- time). Это простейшая раздаточная коробка. Подключение второй оси здесь следует выполнять не на ходу, чтобы не повредить зубчатую муфту. Разрешено ездить на малой скорости с двумя активными осями. Как правило это раздаточные коробки с зубчатой передачей. На дорогах с хорошим сцеплением не следует ездить с подключённой второй осью во избежание деформации деталей трансмиссии и ухудшения поворачиваемости авто. Такой тип «раздатки» устанавливают на следующие модели: Тойота Фортунер, Сузуки Витара, Ниссан Патрол, Форд Рейнджер, Мазда BT-50, Ниссан Навара, Грейт Валл Ховер, УАЗ Патриот, Джип Вранглер, Джип Чероки.

Part-time раздатка (1 поколения)

Полная постоянная (Full- time). Это оптимальная схема раздаточной коробки. Оси автомобиля работают через межосевой дифференциал. Для повышения проходимости в устройство встраивают блокировку дифференциала. В full-time «раздатке» нет недостатков, которые присутствуют в part-time. Полная постоянная раздаточная коробка устанавливается на Порш Кайен, Лада 4×4, Тойота Лэнд Крузер (Прадо), Фольксваген Туарег, Лэнд Ровер Дефендер, Ауди Q7.

Full-time раздатка TLC80

Электронная система полного привода (Torque on-demand). Это новый тип раздаточной коробки, который приходит на замену Part-time и Full-time. Применяется в современных автомобилях. Схема этого типа «раздатки» похожа на схему Part-time, только здесь вместо зубчатой муфты (карданной передачи) – актуатор на основе фрикционной муфты. В этой конструкции отбор мощности между осями происходит плавно, а при некоторых условиях возможна полная блокировка. Применяют такой тип «раздатки» на Ниссан Мурано, Ниссан Икс-Трейл, Сузуки SX-4, Киа Спортейдж, Тойота Рав 4, Форд Эксплорер, Митсубиси Аутлендер, Форд Эксплорер, Модели БМВ с xDrive, Кадиллак Эскалейд.

Некоторые умельцы переделывают раздаточную коробку , добавляя туда реверс, чтобы ездить задним ходом на повышенной скорости.

Распределение мощности

Этот критерий – очень важен, именно он определяет передачу крутящего момента между осями.

Раздаточные коробки бывают следующих видов:

Отключаемая передняя или задняя ось. Задний мост здесь является дополнительным. Наиболее распространённый тип.
Постоянный привод на обе оси без возможности отключения.
Отключение или включение любого моста. При этом автомобиль может стать переднеприводным или заднеприводным. Встречается редко.

Распределение момента

Раздаточная коробка распределяет крутящий момент как в равной, так и в неравной мере. При равном распределении пропорции 50 (передний мост) на 50 (задний мост). При неравном распределении пропорции жёстко фиксированы. Как правило, это 40 на 60 или 60 на 40.

Ещё одна хорошая статья: Кондиционер автомобильный: устройство, схема работы, классификация, фото + видео

Отмечу, что в современных раздаточных коробках типа Torque on-demand пропорции распределения момента могут быть от 50 на 50 вплоть до 100 на 0.

Количество ступеней

Раздаточные коробки бывают 1, 2 и 3-ступенчатые. На седанах и универсалах применяется одноступенчатая передача. Простыми словами, сколько задано крутящего момента, столько и передаётся на ось без возможности его изменения.

На полноценных внедорожниках уже ставится двухступенчатая (двухскоростная) раздаточная коробка. Передаточное число имеет значение 1 или 2. В народе такой тип агрегата называют «раздатка с делителем». При изменении передаточного числа можно значительно увеличить тягу, но авто станет ехать в 2 раза медленнее.

3-ступенчатые раздаточные коробки применяют только на тяжёлых специальных транспортных средствах.

Механизм управления

В раздаточной коробке присутствуют 3 режима управления:

Ручной. Считается самым надёжным механизмом включения раздаточной коробки из-за отсутствия электроники. Увеличенный ресурс работы, простое управления и безотказность. Их ставят на полноразмерные внедорожники и спорткары для бездорожья. Водитель сам полностью контролирует работу «раздатки».
Полуавтоматический. Включение второй оси происходит при помощи электропривода. Для включения и отключения водитель нажимает на определённые клавиши на приборной панели, что может отвлечь водителя от дороги.
Автоматический. Электронный механизм управления на основе данных с датчиков самостоятельно включает и отключает дополнительную ось в автомобиле. Электронная раздаточная коробка эффективна при скользком дорожном покрытии. Минус – отказ оборудования при попадании влаги в устройство.

Положение валов

Тоже немаловажный критерий. Положение валом может быть:

Соосное. Привод передней оси и ведомый вал – на одной оси, а ведущий вал расположен параллельно к отношению к ним. Самый популярный тип.
Несоосное. Ведомый и ведущий вал – на одной оси, вал переднего привода – параллельный им. Отличается повышенным КПД, небольшими размерами и сниженным шумом при работе.

Устройство раздаточной коробки

Устройство раздаточной коробки
Общее устройство раздаточных коробок имеет следующую компоновку.

Основной ведущий вал.
Приводные валы для передней и задней осей.
Передача цепная или зубчатая.
Межосевой дифференциал и механизм блокировки.
Понижающая передача или синхронизатор.

В конструктивном плане схема раздатки состоит из корпуса состоящий из двух частей заполненный маслом, в котором ведущий вал двигателя соединён через цепную (или зубчатую) передачу с межосевым дифференциалом и с устройством блокировки, подключен к двум приводных валам передней и задней оси.

Конструкция

Устройство раздаточной коробки самой простой конструкции включает в себя всего несколько составных элементов:

ведущий вал (им выступает вторичный вал КПП);
ведомый (по нему вращение передается на задний мост);
промежуточный вал;
вал привода передней оси;
механизм управления (присутствует не всегда);
корпус.

Между собой в простой коробке взаимодействие валов происходит благодаря шестерням.

Раздатка автомобилей BMW xDrive

Позже в конструкцию добавили еще один элемент – дифференциал, который получил название межосевого (он же – межмостовой).

Отметим, что это только одна из видов конструкций раздатки, на автомобилях применяются разные типы раздаточных коробок по конструкции, поэтому есть даже небольшая классификация их по ряду характеристик.

Принцип работы раздаточной коробки. Видео

Принцип работы раздаточной коробки, как показано на видео, выше, состоит в подключении и отключении мостов автомобиля. С помощью межосевого дифференциала происходит изменение крутящего момента и передача этого усилия на передний и задний оси, с равномерным либо разделённым усилиями на колеса.

В подробном описании работа раздаточной коробки происходит следующим образом.

От коробки передач автомобиля вращение поступает на ведущий вал и передаётся через шестерёнки на промежуточный вал, так как одна из шестерёнок промежуточного вала постоянно заблокирована с ведущим, поэтому вращение передаётся сразу.
На промежуточном валу имеется подвижная шестерня, которая при зацеплении передаёт вращение на передний (или задний) мост с помощью механизма управления. Такой принцип работы самый простой.
Для улучшения передачи и изменения крутящего элемента существует дифференциал межосевой, который служит для снятия нагрузки при переключении и плавности перехода вращения. Для устранения недостатка торможения при включённых обоих мостах при сопротивлении одного из мостов включена в схему блокировка дифференциала.

Шестеренчатая раздатка

Механическая раздаточная коробка является наиболее архаичным и в то же время самым надежным видом конструкции.

Как мы видим на схеме полного привода ВАЗ – 2121, раздаточная коробка является связующим звеном между МКПП и приводными валами, которые передают крутящий момент к дифференциалам задней и передней осей. В случае с Нивой раздатка является отделенным узлом трансмиссии, но на большинстве автомобилей ее корпус привинчивается к КПП, поэтому кардан к переднему мосту отсутствует как таковой. Систему полного привода с такой раздаточной коробкой называют Full-time.

Принцип работы

Схематическое устройство на примере ВАЗ 2121.

При движении по устойчивым поверхностям с высокими сцепными свойствами в постоянном полном приводе нет необходимости, поэтому скользящая муфта (8) через ступицу (7) сочленяет ведущий вал (12), который получает крутящий момент от двигателя, с шестерней высшей передачи (6). Шлицы высшей шестерни находятся в зацеплении с шестерней постоянного зацепления промежуточного вала. От нее крутящий момент передается на ведомую шестерню (29) и дифференциал (23).

Предназначение дифференциала в перераспределении крутящего момента между валами заднего и переднего моста. Понять его принцип работы и устройство без визуального представления крайне сложно, поэтому рекомендуем посмотреть видео. В таком режиме работы распределение крутящего момента определяется уровнем сопротивления качению колес на передней и задней оси. Равномерное распределение тягового усилия по осям осуществляется механизмом блокировки межосевого дифференциала (23). Воздействуя на рычаг управления раздаткой в салоне, водитель перемещает скользящую муфту (31), сочленяя тем самым приводной вал передней оси (32) с зубцами на корпусе дифференциала. Таким образом, сателлиты больше не участвуют в работе дифференциала, что приводит к равномерному распределению крутящего момента между передним и задним карданами.

Понижающий ряд

Водитель, изменяя положение рычага, передвигает через ступицу (7) муфту (8), провоцируя блокировку ведущего вала (12) с низшей шестерней (9). Разница между шестернями ведущего вала в передаточном числе, что при включении понижающей передачи обеспечивает:

устойчивую минимальную скорость;
увеличение крутящегося момента, передающегося на колеса.

Part-Time

Раздаточная коробка передач в системе полного привода Part-Time не имеет межосевого дифференциала. По умолчанию у таких автомобилей ведущая задняя ось. Передний привод подключается принудительно при желании водителя. Отсутствие дифференциала приводит к тому, что включать полный привод можно только на покрытиях со сниженным коэффициентом сцепления. Если пренебречь этим советом, силы, возникающие из-за разной частоты вращения колес при повороте, очень быстро выведут раздаточную коробку из строя. Видео с разборкой раздатки Part-Time.

Если подытожить, то процессы внутри раздаточной коробки можно свести к перемещению скользящих муфт, которые изменяют комбинации вращающихся шестерен. Перемещение вилок скользящих муфт может осуществляться как напрямую через рычаги в салоне, так и нажатием клавиш на приборной панели. В последнем случае перемещение муфты осуществляется сервоприводом, который крепится к раздаточной коробке.

Системой Part-Time оснащаются: Toyota Land Cruiser 70, Opel Frontera, Great Wall Hover, УАЗ и многие другие внедорожники.

Почему Part-time и Full-time больше неактуальны

Механические раздаточные коробки передач обладают одним неоспоримым достоинством – большим ресурсом. Устройство, при котором распределение крутящего момента между ведущими мостами осуществляется за счет зацепления шестеренок, в плане надежности не имеет себе равных. Поэтому именно такой тип раздаток устанавливается на внедорожники, предназначенные для эксплуатации в условиях тяжелого бездорожья, военную технику.

Но поскольку для SUV и паркетников, использующихся по большей мере в городской черте, надежность механических блокировок не столь важна, то мириться с довольно серьезными недостатками архаичной раздаточной коробки становится нецелесообразно. Отрицательные стороны:

невозможность реализовать динамический полный привод, при котором моноприводный автомобиль, попадая в определенные дорожные условия, без участия водителя становится полноприводным;
плохая управляемость автомобилей с Full-Time раздатками;
невозможность постоянно использовать блокировку межосевого дифференциала в системах Full-Time и подключать второй ведущий мост в Part-Time на участках дороги, где чистый асфальт чередуется со скользкими участками.

Преимущества современных систем полного привода

Современные системы полного привода позволяют реализовать блокировку межосевого и межколесных дифференциалов с помощью ЭБУ и датчиковой аппаратуры. Фиксируя с помощью датчиков АБС проскальзывание колес, система подтормаживает колодками свободно вращающиеся колеса.

Происходит выравнивание усилия сопротивления качению на обеих сторонах оси. Поэтому крутящий момент всегда может быть передан приводу ведущего моста с большим коэффициентом сцепления.

Рекомендуем: Зависимость плотности аккумулятора от факторов

Именно так работает электронная имитация блокировки дифференциала. Вкратце рассмотрим устройство и принцип работы раздаточных коробок современных систем полного привода.

Вязкостная муфта

Вискомуфта используется как для блокировки межосвего дифференциала, так и для подключения одной из осей. Конструктивно муфта представляет собой набор помещенных в дилатантную жидкость дисков. При резком возникновении разницы угловых скоростей металлических и фрикционных дисков силиконовая жидкость изменяет свою вязкость, провоцируя блокировку муфты и равномерное распределение крутящего момента.

Недостаток вискомуфт в запаздывающем срабатывании, слабом усилии, удерживающем сцепленными фрикционные и стальные диски. Поэтому вискомуфта при активном срабатывании перегревается.

Вязкостная муфта может быть установлена в раздаточной коробке либо у заднего дифференциала.

Torque on-demand

На данный момент полноприводная трансмиссия Torque on-demand является наиболее совершенной для использования на SUV и паркетниках. Особенности устройства наиболее распространенных типов раздаточных коробок TOD:

гидродинамическая муфта с электронным управлением. В конструкции раздаточной коробки отсутствует межосевой дифференциал, но есть понижающий ряд. Включение обеих мостов осуществляется набегающей муфтой, которая прижимает пакет фрикционов. Усилие прижатие зависит от величины силы тока, подающегося на электромагнитный клапан. Передача крутящего момента между зубчатыми колесами входного и выходного валов осуществляется цепной зубчатой передачей. Устройство и принцип работы раздаточной коробки с цепной передачей отлично показаны на видео;

многодисковая фрикционная муфта, блокирующаяся давлением масла. Устройство раздаточной коробкой передач Haldex, устанавливающееся на Audi, VW, Seat, Volvo и т.п., предполагает наличие стальных и фрикционных дисков. Диски сжимаются, подключая передний или задний мост, давлением масла, которое возникает вследствие набегания корпуса муфты на нажимные ролики.

Для лучшего понимания работы раздаточных коробок современных систем полного привода рекомендуем ознакомиться со статьей «Суть работы блокировок дифференциала».

Механизм блокировки межосевого дифференциала

Принцип работы блокировки дифференциала наглядно показан ниже, на видео.

Механизм блокировки межосевого дифференциала имеет три вида блокировки.

Многодисковая фрикционная муфта. За счёт применяемых в конструкции фрикционных дисков выполняет контроль и распределения усилия крутящего момента на оси автомобиля в зависимости от дорожной ситуации. При нормальных условиях на осях загрузка равномерная, при изменении ситуации и прокручивании оси (буксовании) фрикционный диск сжимается и блокирует межосевой дифференциал частично. В последствии на не работающий мост передаётся больше усилия, крутящего момента, и автомобиль начинает двигаться на полном приводе.
Следующий вид вискомуфта или ещё есть название вязкомуфта. Дешёвая и простая конструкция из комплекта дисков в корпусе с заполненной силиконовой жидкостью. При работе диски соединены с мостами, если скорость их начинает различаться значительно, то силикон становится вязким и блокирует диски. Часто перегревается и имеет запоздание во включении.
Для автомобилей внедорожного или паркетного типа применяется дифференциал Torsen. В конструкции применены червячные шестерни, которые обеспечивают блокировку. Он так же переводит крутящий момент на ось, имеет меньше проскальзывания. При перераспределении передаёт не более 80% мощности на загруженную ось, на буксирующей оси остается до 20 мощности.