Раздаточная коробка автомобиля

Раздаточная коробка автомобиля предназначена для распределения крутящего момента между несколькими ведущими мостами полноприводных (многоприводных) автомобилей, которые имеют высокие опорно-сцепные качества, что достигается путем оптимального распределения массы на ведущие колеса. Высокие опорно-сцепные качества таких автомобилей позволяют получать на ведущих колесах значительные крутящие моменты, для получения которых необходимо иметь большое передаточное число в трансмиссии. Для эффективной работы автомобиля повышенной проходимости диапазон передаточных чисел его трансмиссии должен быть примерно вдвое шире, чем позволяет обеспечить коробка передач базового автомобиля.
Расширение диапазона передаточных чисел в трансмиссии автомобиля повышенной проходимости, в которой используется серийная коробка передач, и увеличение ее максимального передаточного числа достигаются введением в раздаточную коробку дополнительной пары зубчатых колес, которая называется понижающей передачей или демультипликатором. Он включается, когда автомобиль преодолевает труднопроходимые участки. Его наличие позволяет удвоить количество передаточных чисел в трансмиссии, увеличивая их значения на каждой, в том числе и на первой, ступени коробки передач.

Требования, предъявляемые к раздаточным коробкам автомобиля:

• распределять крутящий момент по ведущим мостам таким образом, чтобы обеспечивалась наилучшая проходимость автомобиля;
• иметь возможность создания больших передаточных чисел для преодоления повышенных сопротивлений движению автомобиля;
• иметь устройства, предотвращающие перегрузку деталей трансмиссии при включении демультипликатора;
• не создавать повышенный уровень шума;
• иметь высокий КПД.

Классификация раздаточных коробок по типу привода. Если все выходные валы раздаточной коробки имеют жесткую механическую связь, привод называется блокированным. Если связь выходных валов раздаточной коробки обеспечивается через дифференциал, привод называется дифференциальным.
Существуют также раздаточные коробки, обеспечивающие временное подключение одной из ветвей трансмиссии посредством автоматических устройств отбора мощности.
В соответствии с конструктивной схемой трансмиссии раздаточные коробки передач могут отличаться числом выходных валов: обычно их два, но при параллельном приводе ведущих мостов грузового автомобиля может быть и три.

Раздаточная коробка автомобиля с блокированным приводом представляет собой один агрегат с дополнительной коробкой передач и включает в себя:

• ведущий вал с подвижным на шлицах зубчатым колесом включения прямой (задний мост) и понижающей передачи;
• вал привода заднего моста с зубчатым колесом, имеющим наружный и внутренний зубчатые венцы;
• промежуточный вал с зубчатым колесом включения понижающей передачи и подвижным (на шлицах) зубчатым колесом включения заднего и переднего мостов; • вал привода переднего моста с зубчатым колесом;
• механизм управления.

При включении прямой передачи крутящий момент передается через зубчатое колесо ведущего вала и внутренний зубчатый венец зубчатого колеса вала привода заднего моста.

Раздаточная коробка автомобиля: а — конструкция; б — блокировочное устройство; 1, 2 и 14-мробки; 3 — сапун; 4 — ведущий вал; 5 — зубчатое колесо ведущего вала; 6 — зубчатое колесо ведомого вала; 7 — червячное колесо привода спидометра; 8 — червяк привода спидометра; 9 — промежуточный вал; 10 и 13 — зубчатые колеса промежуточного вала;11 — вал привода переднего моста; 12 — зубчатое колесо привода переднего моста; 15 — колпак; 16 — сухарь; 17 — пружина; 18 и 25 — вилки; 19 и 20 — ползуны; 21 — гайка; 22 — кольцо; 23 — шайба; 24 — манжета.

При включении понижающей передачи зубчатое колесо ведущего вала вводят в зацепление с зубчатым колесом промежуточного вала, второе (подвижное) зубчатое колесо промежуточного вала вводят в одновременное зацепление с зубчатым колесом привода (наружный зубчатый венец) вала заднего моста и зубчатым колесом привода вала переднего моста. Зубчатое колесо (подвижное) промежуточного вала находится постоянно в зацеплении с зубчатым колесом (наружный зубчатый венец) привода вала заднего моста.

Механизм управления раздаточной коробкой автомобиля состоит из рычага включения «прямой» и понижающей передач и рычага включения привода переднего моста.
Понижающую передачу в раздаточной коробке можно включить только после остановки автомобиля и включения привода переднего моста. В механизме управления раздаточной коробкой имеется блокировочное устройство, которое не позволяет включить понижающую передачу при выключенном переднем мосте и включать передний мост при включенной понижающей передаче. Для этого между ползунами в стенке картера помещены два сухаря с пружиной между ними. На ползуне включения и выключения привода переднего моста имеются два углубления разной глубины под сухари блокировочного устройства. На ползуне включения прямой или понижающей передачи сделано три углубления под сухари: одно соответствует включению прямой передачи, среднее — нейтральному положению и третье — включению понижающей передачи. Между углублением соответствующим включению прямой передачи и углублением нейтрального положения имеется лыска. Ползун включения прямой или понижающей передач может перемещаться на включение прямой передачи. Благодаря наличию на ползуне лыски между углублениями сухари не препятствуют этому перемещению. При включении привода переднего моста напротив сухарей установится глубокое углубление ползуна включения переднего моста. Сухари при перемещении ползуна включения прямой передачи не будут упираться друг в друга, и включение понижающей передачи станет возможным. При этом отключить привод переднего моста будет невозможно, не выключив предварительно понижающую передачу.

Назначение и устройство раздаточной коробки

Раздаточная коробка предназначена для распределения крутящего момента между несколькими ведущими мостами полноприводных (многоприводных) автомобилей, которые имеют высокие опорно-сцепные качества, что достигается путем оптимального распределения массы на ведущие колеса. Высокие опорно-сцепные качества таких автомобилей позволяют получать на ведущих колесах значительные крутящие моменты, для получения которых необходимо иметь большое передаточное число в трансмиссии. Для эффективной работы автомобиля повышенной проходимости диапазон передаточных чисел его трансмиссии должен быть примерно вдвое шире, чем позволяет обеспечить коробка передач базового автомобиля.
Расширение диапазона передаточных чисел в трансмиссии автомобиля повышенной проходимости, в которой используется серийная коробка передач, и увеличение ее максимального передаточного числа достигаются введением в раздаточную коробку дополнительной пары зубчатых колес, которая называется понижающей передачей или демультипликатором. Он включается, когда автомобиль преодолевает труднопроходимые участки. Его наличие позволяет удвоить количество передаточных чисел в трансмиссии, увеличивая их значения на каждой, в том числе и на первой, ступени коробки передач.

Требования, предъявляемые к устройству раздаточных коробок:

• распределять крутящий момент по ведущим мостам таким образом, чтобы обеспечивалась наилучшая проходимость автомобиля;
• иметь возможность создания больших передаточных чисел для преодоления повышенных сопротивлений движению автомобиля;
• иметь устройства, предотвращающие перегрузку деталей трансмиссии при включении демультипликатора;
• не создавать повышенный уровень шума;
• иметь высокий КПД.

Классификация раздаточных коробок по типу привода. Если все выходные валы раздаточной коробки имеют жесткую механическую связь, привод называется блокированным. Если связь выходных валов раздаточной коробки обеспечивается через дифференциал, привод называется дифференциальным.
Существуют также раздаточные коробки, обеспечивающие временное подключение одной из ветвей трансмиссии посредством автоматических устройств отбора мощности.
В соответствии с конструктивной схемой трансмиссии раздаточные коробки передач могут отличаться числом выходных валов: обычно их два, но при параллельном приводе ведущих мостов грузового автомобиля может быть и три.

Электронные системы управления коробкой передач

Электронные системы управления коробкой передач, в которых применяются только гидравлика, вытесняются системами, в которых сочетаются элементы электроники и гидравлики (гидравлический привод сохраняется только применительно к фрикционам). При этом очевидны следующие преимущества; появляется возможность устанавливать несколько различных программ переключения передач, повышаются плавность включения передачи, гибкость и приспосабливаемое^ к различным типам автомобилей, появляется возможность применения упрощенных гидравлических цепей управления и механизмов свободного хода.
Измерительные преобразователи системы определяют нагрузку, положение рычага переключения передач, положение переключателя программ и режима, а также частоту вращения коленчатого вала двигателя и ведомого (вторичного) вала в коробке передач. Блок управления обрабатывает эти данные в соответствии с установленной программой и вырабатывает сигналы управления коробкой передач. Электродинамические преобразователи образуют связь между электронными и гидравлическими цепями, в то время как соленоидные клапаны приводят в действие фрикционные. Используются аналоговые и цифровые регуляторы давления.

Электронное управление коробкой передач включает в себя следующие элементы:

• рычаг переключения передач с позиционным переключением;
• переключатель программ;
• устройство принудительного включения пониженной передачи;
• датчик угла поворота дроссельной заслонки;
• датчик крутящего момента коленчатого вала двигателя;
• датчик частоты вращения коленчатого вала двигателя;
• датчик частоты вращения ведомого вала коробки передач;
• регулятор давления;
• соленоидные клапаны;
• электронный блок управления;
• индикатор отказов;
• датчик уменьшения крутящего момента коленчатого вала двигателя регулированием зажигания;
• блок диагностики.

Коробка передач, подробнее...

Устройство гидромеханической коробки передач

Гидромеханическая коробка передач состоит из гидротрансформатора и механической ступенчатой коробки передач. Гидротрансформатор не обеспечивает требуемого диапазона передаточных чисел при высоком КПД, отключения ведущего вала от ведомого и движения автомобиля задним ходом. Поэтому на автомобилях применяют гидротрансформаторы в сочетании с механическими ступенчатыми коробками передач, т. е комбинированные гидромеханические коробки передач.

Гидротрансформатор состоит из рабочих колес с лопатками: ведущего (насосного), ведомого (турбинного) колес и неподвижного рабочего колеса, воспринимающего реактивный момент. Каждое рабочее колесо закреплено на своем валу: насосное колесо крепится на валу маховика двигателя; турбинное колесо крепится на первичном валу коробки передач; рабочее колесо соединяется с неподвижным валом через роликовый механизм свободного хода.
Коробка передач (двухступенчатая) состоит из первичного, вторичного и промежуточного валов с зубчатыми колесами, фрикционных сцеплений включения понижающей и «прямой» передач и соединения насосного и турбинного колес, зубчатого венца и зубчатой муфты включения передачи заднего хода с пневмоцилиндром и пружиной на штоке, большого и малого шестеренчатых насосов, центробежного регулятора.
При работающем двигателе насосное колесо воздействует лопастями на жидкость, заставляя ее не только вращаться вместе с ним, но и перемещаться вдоль лопастей по направлению к выходу, вследствие чего поток жидкости проходит через турбинное колесо, затем через реактор и возвращается к входу в насосное колесо. Жидкость циркулирует по замкнутому кругу. При этом насосное колесо передает энергию потоку жидкости, а она — турбинному колесу. Величины передаваемой потоком энергии и силового воздействия на лопасти зависят от величины скорости жидкости и ее направления.
У автомобильных гидротрансформаторов реактор соединен с его неподвижным валом через роликовый механизм свободного хода. При изменении направления момента рабочего колеса (из-за увеличения угловой скорости турбины) рабочее колесо отключается и вращается свободно, не воспринимая реактивного крутящего момента. С уменьшением угловой скорости турбинного колеса механизм свободного хода заклинивается, рабочее колесо снова останавливается и начинает воспринимать крутящий момент. Такие гидротрансформаторы называются комплексными. Для повышения КПД гидротрансформаторы блокируют, соединяя насосное и турбинное колеса с помощью фрикционного сцепления.
В нейтральном положении фрикционы понижающей и «прямой» передач, соединения насосного и турбинного колес выключены и крутящий момент на ведомый (вторичный) вал не передается. На понижающей передаче включается фрикцион. Крутящий момент передается через гидротрансформатор, фрикцион понижающей передачи, зубчатые колеса понижающей передачи промежуточного вала и зубчатую муфту включения ведомого (вторичного) вала. Переключение на прямую передачу происходит автоматически, одновременным выключением фрикциона передачи. Момент от ведущего (первичного) вала передается через фрикцион прямой передачи на ведомый (вторичный) вал.
Для движения автомобиля задним ходом зубчатая муфта вводится в зацепление с блоком зубчатых колес заднего хода, сжимая пружину включения зубчатой муфты. Затем включается фрикцион понижающей передачи. Крутящий момент передается через гидротрансформатор, фрикцион понижающей передачи, зубчатые колеса промежуточного вала, блок зубчатых колес заднего хода и зубчатую муфту на ведомый (вторичный) вал, который вращается в направлении, противоположном вращению ведущего (первичного) вала.