На автомобиле ГАЗ-63 установлена двухступенчатая раздаточная коробка, которая имеет одну высшую и одну низшую передачи. Раздаточная коробка крепится к поперечине 6 рамы четырьмя болтами на резиновых подушках 5, а также при помощи деревянного башмака и стремянки. С коробкой передач раздаточная коробка соединяется коротким карданным валом. В стенках картера 47 раздаточной коробки на подшипниках, закрытых снаружи крышками, установлены первичный вал 1 с кареткой 4 включения высшей и низшей передач, промежуточный вал 15 с двумя сидящими на шлицах шестернями 14 и 21, вторичный вал 11 (привод заднего моста) с шестерней 7, вал 20 привода переднего моста со свободно вращающейся на нем шестерней 18 привода переднего моста и муфтой 19 включения переднего моста.
Промежуточный, вал и вал привода переднего моста установлены на конических роликоподшипниках 13 и 16, первичный и вторичный валы — на шарикоподшипниках 3 и 9. Хвостовик первичного вала устанавливается в подшипнике 12, расположенном в гнезде шестерни 7. На вторичном валу 11 установлена ведущая шестерня 10 привода спидометра.
Для управления раздаточной коробкой в кабине водителя имеются два дополнительных рычага. Рычаги при помощи тяг и переключающих ползунов, установленных в приливе корпуса коробки и вилок, соединены: правый рычаг 22 — с передвижной муфтой включения переднего моста, а левый 23 — с передвижной кареткой включения высшей и низшей передач.
При установке рычага 22 включения переднего моста в заднее положение муфта 19 выходит из зацепления с шестерней 18 и крутящий момент валу привода переднего моста не передается, передний мост выключен (рис. а).
Чтобы включить передний мост, надо переместить правый рычаг вперед. Тогда муфта 19 входит в зацепление с шестерней 18 и вращение шестерни передается на вал привода переднего моста, передний мост включен (рис. в).
Когда левый рычаг 23 переключения передач раздаточной коробки находится в нейтральном положении, каретка 4 не введена в зацепление с шестернями 7 или 21 и крутящий момент ведущим мостам не передается, передний и задний мосты выключены (рис. а).
Рис. Схема работы раздаточной коробки автомобиля ГАЗ-63: а — передача на задний и передний мосты выключена; б — включена высшая передача на задний мост; в — включена высшая передача на задний и передний мосты; г — включена низшая передача на задний и передний мосты (наименование деталей то же, что на предыдущем рисунке); 22 — правый рычаг; 23 — левый рычаг
При перемещении рычага 23 вперед каретка 4 входит в зацепление с внутренними зубьями шестерни 7 вала привода заднего моста (включается высшая передача), задний мост включен (рис. б).
Если левый рычаг 23 переместить в заднее положение, каретка 4 войдет в зацепление с шестерней 21 низшей передачи промежуточного вала (включается низшая передача), передний и задний мосты включены (рис. г). Положение каретки 4 и муфты 19 фиксируется сухарями, устроенными так же, как и в коробке передач этого же автомобиля. В раздаточной коробке предусмотрен замок, предотвращающий включение низшей передачи при выключенном переднем мосте, и выключение переднего моста, когда включена низшая передача. Замок устроен так же, как в раздаточной коробке автомобиля ГАЗ-69. Схема работы раздаточной коробки приведена на рисунке.
На трехосном автомобиле ЗИЛ-157К раздаточная коробка может раздавать крутящий момент трем мостам одновременно; она имеет две понижающие передачи. Механизм раздаточной коробки установлен в чугунном разъемном картере 27, крепящемся к поперечине рамы автомобиля четырьмя шпильками на резиновых подушках 9.
Все валы раздаточной коробки установлены на конических роликоподшипниках.
Выходящие из раздаточной коробки валы при помощи фланцев, сидящих на шлицах их наружных концов, соединены через карданные валы соответственно с коробкой передач, с передним, средним и задним ведущими мостами.
На стальной втулке 10, установленной на гладкой части ведущего вала, свободно вращается ведущая шестерня 11, имеющая внутренние зубья и находящаяся в постоянном зацеплении с ведомой шестерней 29 промежуточного вала 21. На шлицевой части ведущего вала установлена передвижная шестерня (каретка) 13, служащая для включения высшей и низшей передач коробки. Шестерня 14, выполненная заодно со вторичным валом привода заднего моста, находится в постоянном зацеплении с ведущей шестерней 22 промежуточного вала 21. В шестерне 14 имеется гнездо, в которое запрессовывается конический роликоподшипник 4, служащий опорой ведущего вала.
На промежуточном валу закреплены три шестерни 22, 23 и 29. Шестерня 23 обеспечивает включение низшей передачи раздаточной коробки, шестерня 29 — высшей.
На валу 25 привода среднего моста на шлицах закреплена шестерня 26, находящаяся в постоянном зацеплении с шестерней 22 промежуточного вала. На переднем конце этого вала также имеются шлицы, которые необходимы для соединения с валом привода переднего моста.
На шлицах заднего конца вала 33 привода переднего моста установлена передвижная муфта 31, которая, перемещаясь назад, соединяет вал 33 привода переднего моста с валом 25 привода среднего моста.
Шестерня 43 включения высшей и низшей передач и муфта 31 включения переднего моста перемещаются на своих валах при помощи вилок 12 и 32.
Для улучшения работы сальников валов привода переднего и среднего мостов па валах установлены маслоотгонные шайбы 24. На наружных поверхностях шайб нарезаны винтовые канавки с левым направлением спирали для вала привода переднего моста и с правым — для вала привода среднего моста. Шайбы имеют соответственно метки: для вала привода переднего моста с надписью «Передняя», а для вала привода среднего моста с надписью «Задняя».
Для защиты сальников валов привода переднего и среднего мостов от грязи на валах установлены отражатели, а на крышках подшипников — защитные кольца.
Внутренняя полость картера сообщается с атмосферой через сапун 16.
На переднем конце промежуточного вала 21 посажена на шпонке к закреплена ведущая шестерня 34 привода спидометра, а ведомая шестерня 35 привода спидометра установлена в передней крышке подшипника.
Управление раздаточной коробкой осуществляется двумя рычагами, расположенными на верхней крышке коробки передач (правее ее рычага).
Рычаг включения переднего моста имеет два положения: переднее — для включения переднего моста и заднее — для выключения переднего моста.
Рычаг переключения передач имеет три положения: переднее (включена низшая передача), среднее (нейтральное) и заднее (включена высшая передача).
В механизме управления раздаточной коробкой предусмотрена блокировка рычагов, которая обеспечивает одновременное включение низшей передачи и переднего моста; при выключении переднего моста одновременно выключается и низшая передача.
Блокировка рычагов осуществляется при помощи установочного болта, расположенного на нижнем конце рычага включения переднего моста против нижнего конца рычага переключения передач.
При попытке включить низшую передачу при выключенном переднем мосте конец рычага переключения передач упирается в установочный болт рычага включения переднего моста и включает передний мост. При выключении переднего моста установочный болт, упираясь в нижний конец рычага переключения передач, автоматически выключает низшую передачу.
Блокировка рычагов не препятствует включению переднего моста при движении автомобиля на высшей передаче раздаточной коробки. Схема работы раздаточной коробки приведена на рисунке.
Рис. Схема работы раздаточной коробки: а — нейтральное положение; б — включена низшая передача на все три моста; в — включена высшая передача на средний и задний мосты (наименование деталей то же, что на предыдущем рисунке)
На автомобиле ЗИЛ-157 установлена раздаточная коробка в основном одинаковая по устройству с раздаточной коробкой автомобиля ЗИЛ-157К. Отличаются раздаточные коробки передаточными отношениями передач, конфигурацией крышки картера, а также различной конструкцией фланца карданного вала заднего моста (в связи с установкой на автомобиле ЗИЛ-157 дискового ручного тормоза, а на автомобиле ЗИЛ-157К ручного тормоза барабанного типа).
В раздаточной коробке автомобиля ЗИЛ-151, которая крепится так же, как и раздаточная коробка автомобиля ЗИЛ-157, валы привода переднего и среднего мостов не имеют маслоотгонных шайб и сальники их не снабжены защитными кольцами.
Так как диаметр колес автомобиля ЗИЛ-151 меньше, чем диаметр колес автомобиля ЗИЛ-157, раздаточная коробка автомобиля ЗИЛ-151 имеет несколько меньшее передаточное отношение второй передачи (1,24 вместо 1,44 у автомобиля ЗИЛ-157). Несколько иначе установлена в крышке промежуточного вала и шестерня привода спидометра.
На автомобиле Урал-375 раздаточная коробка установлена на раме на двух кронштейнах с резиновыми подушками.
Раздаточная коробка двухступенчатая, с несимметричным межосевым дифференциалом планетарного типа смонтирована в литом картере 30. Все шестерни раздаточной коробки постоянного зацепления со спиральными зубьями.
В картере установлены три вала: первичный 33, промежуточный 36 и составной вал привода ведущих мостов, включающий три соосно входящих друг в друга вала 13 привода переднего моста, промежуточного вала 11 переднего моста и вала 40 привода среднего и заднего ведущих мостов.
Первичный вал 33 вращается в двух конических роликоподшипниках 24, закрытых крышками. В переднюю крышку 23, установленную на уплотнительной прокладке, запрессован сальник. В заднюю крышку 31, установленную на регулировочных прокладках, ввернут сапун 32. На первичном валу свободно вращаются на бронзовых втулках ведущие шестерни низшей 29 и высшей 25 передач. Первичный вал имеет шлицы в передней и средней части. На шлицах в передней части установлен фланец 22 крепления карданного вала от коробки передач. На шлицах средней части вала установлена каретка 28 переключения передач, поочередно входящая в зацепления с венцом соответствующей шестерни 25 или 29.
У автомобилей, поставляемых с лебедками, первичный вал устанавливается большей длины, так как его задний конец используется для привода лебедки. Соответственно изменена конструкция, и крышки 31 подшипника.
Промежуточный вал 36 вращается в двух конических роликоподшипниках 34, закрытых крышками 35 и 20. Под заднюю крышку 35 установлены регулировочные прокладки.
На шлицах промежуточного вала неподвижно сидят шестерни низшей 38 и высшей 19 передач. Шестерня 38 находится в зацеплении с ведущей шестерней 8.
Ведущая шестерня привода спидометра 41, установленная на переднем конце промежуточного вала, находится в зацеплении с ведомой шестерней 43, которая установлена в крышке 20 с помощью штуцера 42.
Для распределения крутящего момента между ведущими мостами автомобиля пропорционально нагрузкам, приходящимся на эти мосты, в раздаточной коробке имеется межосевой несимметричный дифференциал, распределяющий крутящий момент между передним мостом и мостами средним и задним в отношении 1:2. Разъемный картер межосевого дифференциала состоит из двух обойм, прикрепленных болтами к основанию венца ведущей шестерни 8. Обоймы установлены на шарикоподшипниках.
В передней обойме дифференциала 10 и в опорной шайбе, соединенной с ней болтами, установлены четыре свободно вращающихся сателлита 18. Сателлиты находятся в зацеплении с солнечной шестерней 9 и коронной шестерней 6. Солнечная шестерня сидит на шлицах промежуточного вала 11, который может вращаться независимо от обойм дифференциала.
Коронная шестерня также свободно вращается в своем гнезде, выполненном в задней обойме дифференциала 5. Вал 40 привода среднего и заднего мостов одним шлицевым концом входит в коронную шестерню, а другим концом опирается на шарикоподшипник.
При включении переднего моста с работающим дифференциалом обеспечивается постоянная и равномерная тяга всех мостов и возможность вращения их колес с различным числом оборотов. В зависимости от дорожных условий дифференциал может быть сблокирован, и тогда валы привода передних, средних и задних колес вращаются как одно целое.
Блокировка дифференциала и включение переднего моста осуществляются кареткой 17 с помощью вилки 52 и ползуна 50. В переднем положении муфты включен передний мост при работающем дифференциале; в среднем положении мост включен, дифференциал сблокирован. В заднем положении муфты передний мост выключен.
На корпусе раздаточной коробки установлен специальный блокирующий механизм, позволяющий включать низшую передачу только при включенном переднем мосте. Это исключает возможность перегрузки задних мостов.
Механизм состоит из корпуса 48, стержня блокировки 46 с двумя шариками 45 и фиксатора положения шестерен с пружиной 51. За счет соответствующего взаимного расположения лунок на штоках шарики запирают ползун 47 включения передач или ползун 50 включения переднего моста.
Передний мост можно включать, не выключая сцепления, как перед началом движения, так и при любой скорости движения, если ведущие колеса заднего и среднего мостов не пробуксовывают. Передний мост включают через межосевой дифференциал при движении с тяжелым прицепом, а также при движении по твердой, но скользкой дороге. Во всех случаях, когда возможно буксование, дифференциал следует блокировать. При движении на ровных сухих дорогах передний мост включать не рекомендуется.
Переключать раздаточную коробку с высшей передачи на низшую можно только после полной остановки автомобиля. Переключение с низшей передачи на высшую можно производить при любой скорости движения автомобиля.
Верхний люк раздаточной коробки закрыт штампованной крышкой 27, к которой приварен маслоуловитель. Маслоуловитель 26 предназначен для смазки передних подшипников первичного и промежуточного валов.
В крышках подшипников 16 и 4 установлены сальники и маслосгонные кольца 2. На наружных поверхностях маслосгонных колец нарезаны винтовые канавки, направляющие масло при вращении валов от сальников внутрь картера.
На автомобиле КрАЗ-214 раздаточная коробка крепится к раме автомобиля в трех точках: в одной — спереди на поперечине рамы и в двух других — сзади на кронштейнах лонжеронов рамы. Опоры коробки снабжены резиновыми подушками.
Раздаточная коробка включает в себя коробку отбора мощности на передний мост, коробку для раздачи мощности на задние мосты, дополнительную коробку и коробку отбора мощности на лебедку. Все эти коробки объединены в один агрегат.
Дополнительная коробка, представляющая собой двухступенчатый редуктор с повышающей и понижающей передачами, находится в переднем картере.
В картере дополнительной коробки в подшипниках установлены два вала: ведущий 16 и промежуточный 2. На переднем конце ведущего вала на шлицах установлен фланец 75, закрепленный при помощи гайки, к которому крепится промежуточный карданный вал, соединяющий раздаточную коробку с коробкой передач. На ведущем валу сидят три шестерни 28, 31 и 34. Шестерни 28 и 34 находятся в постоянном зацеплении с шестернями 29 и 35 промежуточного вала 2. Шестерни 29 и 35 установлены на . валу на бронзовых втулках и свободно на нем вращаются. Шестерня 34 ведущего вала служит для отбора мощности. Включение передач в дополнительной коробке осуществляется передвижением муфты 32 включения при помощи рычага, установленного в кабине водителя. Рычаг имеет три положения: вперед (понижающая передача), назад (повышающая передача) и среднее положение (нейтральное), используемое при работе коробки отбора мощности.
Муфта 32 включения повышающей и понижающей передач имеет синхронизатор инерционного типа, одинаковый по устройству и действию с синхронизаторами коробки передач. Задний конец промежуточного вала дополнительной коробки проходит в картер 41 коробки раздачи мощности на задние мосты. На конце вала установлен симметричный межосевой дифференциал 39.
В картере коробки раздачи мощности на задние мосты установлены на подшипниках два вала: вал 1 привода среднего моста с жестко сидящей на нём ведомой шестерней 36 привода среднего моста и вал с ведомой шестерней 6 привода заднего моста.
Межосевой дифференциал позволяет поровну распределять усилие от раздаточной коробки на оба ведущих моста, устраняя перегрузку мостов большим крутящим моментом.
Дифференциал состоит из крестовины 2, закрепленной на промежуточном валу 8 раздаточной коробки. На крестовине установлены четыре свободно вращающиеся конические шестерни, называемые сателлитами 3. Сателлиты входят в зацепление с боковыми коническими шестернями, изготовленными заодно с цилиндрическими шестернями 1 и 5, свободно установленными на валу на бронзовых втулках 6. С каждой из этих цилиндрических шестерен постоянно зацепляются шестерни, — закрепленные на валах привода среднего и заднего мостов.
Межосевой дифференциал способствует пробуксовыванию одного из ведущих мостов при попадании автомобиля на мягкий грунт. Для блокировки дифференциала (выключения) на шлицах заднего конца промежуточного вала установлена зубчатая ступица 9, по зубьям которой может передвигаться муфта 7 блокировки дифференциала.
Эта муфта, надвигаясь своими зубьями на зубчатый венец ведущей шестерни 5 привода заднего моста, наглухо соединяет ее с валом и тем самым блокирует дифференциал.
Муфта 7 передвигается рычагом, который установлен в кабине. Рычаг имеет два положения: включено и выключено (заблокировано). Положение муфты фиксируется шариковым фиксатором, установленным в ступице муфты и входящим в лунки на муфте. На переднем конце промежуточного вала 2 на шлицах установлена ведущая шестерня 17 привода спидометра и ведущая шестерня 18 привода переднего моста. Шестерня 18 находится в постоянном зацеплении с шестерней 19, установленной на шпонке на промежуточном валу 20 привода переднего моста. Шестерня 19 находится в постоянном зацеплении с шестерней 26 привода переднего моста. Шестерня имеет зубчатый венец и свободно вращается на валу на бронзовой втулке.
Включение переднего моста осуществляется муфтой 22, имеющей два фиксирующихся положения: включено и выключено. Привод муфты осуществляется от рычага включения и выключения переднего моста, установленного в кабине водителя.
Над картером дополнительной коробки размещена коробка отбора мощности на лебедку. Промежуточная шестерня 11 вращается на роликоподшипниках на оси и находится в постоянном зацеплении с шестерней 31 отбора мощности в дополнительной коробке. Включение лебедки осуществляется передвижной кареткой, сидящей на шлицах вала привода лебедки. Каретка приводится в действие рычагом включения лебедки автомобиля.
Раздаточная коробка автомобиля КрАЗ-219 устроена так же, как и раздаточная коробка автомобиля КрАЗ-214, за исключением того, что в ней нет коробки отбора мощности на передний мост, а ее промежуточный вал имеет несколько другую конструкцию.
Раздаточная коробка служит для распределения (раздачи) крутящего момента от коробки передач между ведущими мостами автомобиля; она также обеспечивает включение и выключение переднего ведущего моста.
Раздаточные коробки устанавливаются на автомобиле обычно за коробкой передач. На большинстве автомобилей повышенной проходимости устанавливаются двухступенчатые раздаточные коробки, конструкция которых позволяет при необходимости изменять распределяемый крутящий момент.
Наличие двух передач в раздаточной коробке позволяет изменять передаточные числа силовой передачи, удваивая общее число передач автомобиля. Один ряд передач получается при включении высшей передачи раздаточной коробки, другой, с большими передаточными отношениями, — при включении низшей передачи. Увеличение общего числа передач и передаточных отношений позволяет наиболее эффективно использовать автомобиль в любых дорожных условиях.
Принцип работы автомобильных раздаточных коробок вне зависимости от их конструктивного оформления одинаков. Рассмотрим их устройство и работу на примере двухступенчатой раздаточной коробки двухосных автомобилей ГАЗ-69А и ГАЗ-69.
Раздаточная коробка крепится к поперечине рамы в четырех точках на резиновых подушках и соединяется с коробкой передач коротким карданным валом.
В чугунном литом картере 4, имеющем сверху люк, закрытый крышкой 6, расположены три вала: ведущий 5, промежуточный 31 и ведомый 29.
Ведущий вал 5 установлен на шарикоподшипниках 1. Шарикоподшипник заднего конца ведущего вала закрыт глухой крышкой 2, а в крышке переднего конца ведущего вала установлен самоподжимной сальник. Наружный конец вала 5 имеет шлицы, на которых при помощи гайки закреплен фланец 40. К фланцу четырьмя болтами крепится фланец короткого карданного вала, соединяющего раздаточную коробку с коробкой передач. В средней части вала нарезаны шлицы, на которых сидит шестерня 7.
Ниже на двух конических роликоподшипниках 14 установлен промежуточный вал 31. Роликоподшипники закрыты крышками, под одну из которых поставлены регулировочные прокладки 43. На промежуточном валу на шлицах сидят шестерня 15, находящаяся в постоянном зацеплении с шестерней 7 ведущего вала и шестерней 24 ведомого вала, и шестерня 32 понижающей передачи.
Ведомый вал установлен в двух конических роликоподшипниках 23. В крышке 28 роликоподшипника заднего конца ведомого вала расположены самоподжимиой сальник 9 и валик с ведомой шестерней привода спидометра, которая находится в зацеплении с ведущей шестерней 30, сидящей на шлицах вала. На этих же шлицах посажен фланец, который закрепляется на валу гайками.
Фланец служит для присоединения карданной передачи, идущей к заднему ведущему мосту автомобиля. Крышкой роликоподшипника переднего конца ведомого вала является кронштейн 16, в котором на двухрядном шарикоподшипнике 21 установлен передний конец вала 20 привода переднего ведущего моста. Задний конец вала 20 сидит на втулке 19 в отверстии ведомого вала. Под крышкой 28 расположены регулировочные прокладки конических роликоподшипников. На ведомом валу на бронзовой втулке свободно вращается шестерня 24. Шестерни постоянного зацепления 7, 15 и 25 раздаточной коробки имеют косые зубья.
Шестерня 25 установлена на ведомом валу 29; при помощи вилки 27 переключающего механизма она может перемещаться на шлицах по валу.
Перемещаясь вперед, шестерня 25 надвигается своими шлицами на зубчатый венец шестерни 24 постоянного зацепления, включается высшая передача раздаточной коробки. Перемещаясь назад, шестерня 25 входит в зацепление с ведущей шестерней 32 понижающей передачи, включается низшая передача раздаточной коробки. Шестерня 25 может занимать промежуточное (нейтральное) положение, когда она не находится в зацеплении ни с шестерней 32, ни с зубчатым венцом шестерни 24, ведомый вал 29 при этом не вращается.
Передний ведущий мост автомобиля включается перемещением муфты 18 по шлицам переднего конца ведомого вала. Перемещаясь вперед, муфта своими шлицами надвигается на зубчатый венец вала 20 привода переднего ведущего моста и соединяет его с ведомым валом.
Управление раздаточной коробкой осуществляется двумя рычагами, расположенными в кабине, водителя за рычагом переключения передач коробки передач. Опоры рычагов размещаются непосредственно на картере раздаточной коробки. Левый рычаг служит для включения и выключения переднего ведущего моста и имеет два положения: переднее—передний мост выключен и заднее — мост включен.
Правый рычаг служит для переключения передач раздаточной коробки и имеет три положения: переднее, когда включена низшая передача, среднее (нейтральное), когда ведущий вал разобщен с промежуточным, и заднее, когда включена высшая передача. Передачи в раздаточной коробке и передний ведущий мост включаются при помощи ползунов 33 и 34 и связанных с ними вилок 35 и 36. Для предотвращения произвольного включения передач и переднего ведущего моста служат фиксаторы.
Рис. Схема работы раздаточной коробки: а — высшая передача (передний ведущий мост выключен): б — низшая передача (передний ведущий мост включен) (наименование деталей 1—32 то же, что на предыдущем рисунке); 33 — ползун включения переднего ведущего моста; 34 — ползун переключения передач; 35 — вилка включения переднего ведущего моста; 36 — вилка переключения передач
Включать передний ведущий мост следует только при движении в тяжелых дорожных условиях (песок, снег, гололедица, грязная разбитая дорога и т.д.). Постоянная езда с включенным передним ведущим мостом увеличивает износ деталей автомобиля, повышает расход горючего вследствие возрастания потерь на трение и ведет к ускоренному износу шин. Поэтому, как только автомобиль выходит на хорошую дорогу, передний мост необходимо выключать.
При включенной высшей передаче в раздаточной коробке, если задние колеса не буксуют, включать и выключать передний мост можно во время движения на любой скорости без выключения сцепления. В этом случае ведомый вал раздаточной коробки и карданный вал, идущий к переднему ведущему мосту, вращаются с одинаковой скоростью. Если же задние колеса пробуксовывают, то включать передний ведущий мост нужно при выключенном сцеплении.
Низшая передача раздаточной коробки включается в особо тяжелых дорожных условиях. Эта передача включается на остановке автомобиля, после того как включен передний мост; при этом сцепление надо выключать.
Для предотвращения перегрузки силовой передачи большим крутящим моментом при включении низшей передачи раздаточной коробки в механизме управления раздаточной коробкой имеется блокирующее устройство, не дающее возможности включать низшую передачу раздаточной коробки при выключенном переднем ведущем мосте, а также выключать передний мост при включенной низшей передаче.
Это устройство выполнено и работает так же, как и замочный фиксатор коробки передач автомобилей ГАЗ-69 и ГАЗ-69А. Для улучшения маневренности и уменьшения расхода горючего при эксплуатации на дорогах с твердым покрытием у большегрузных автомобилей повышенной проходимости в раздаточной коробке имеется особый механизм — межосевой дифференциал.
Межосевой дифференциал обеспечивает колесам ведущих мостов возможность вращаться с разным числом оборотов. Это необходимо потому, что за одно и то же время колеса переднего, среднего и заднего мостов автомобиля проходят неодинаковые пути как на поворотах, так и при движении по неровной дороге, что может сопровождаться пробуксовкой части колес или движением их юзом.
Межосевой дифференциал размещается в раздаточной коробке между валами, передающими крутящий момент переднему и заднему (или тележке задних) ведущим мостам. Дифференциал выполняет две задачи:
во-первых, передает вращение к соосно расположенным валикам, при этом число оборотов ведущего элемента (коробки) дифференциала остается неизменным при переменном числе оборотов валов
во-вторых, распределяет (раздает) крутящий момент от коробки передач между валами в строго определенном отношении
Дифференциал, распределяющий крутящий момент между валами поровну, называется симметричным, а дифференциал, распределяющий крутящий момент между валами в некотором постоянном отношении, пропорциональном распределению сцепного веса автомобиля но ведущим мостам, которое задается при конструировании автомобиля, — несимметричным.
Механизмы автомобильных межосевых дифференциалов отличаются многообразием конструкций, но тем не менее принцип их устройства и работы одинаков.
Рис. Схема межосевого дифференциала: а — симметричный дифференциал; б — несимметричный дифференциалу; 1 — вал привода переднего ведущего моста; 2 — ведомая шестерня дифференциала; 3 — сателлит; 4 и 6 — шестерни валов привода ведущих мостов; 5 — вал привода среднего и заднего ведущих мостов; 7 — крестовина; 8 — коробка дифференциала
Устройство простейшего конического межосевого дифференциала схематично показано на рисунке. Механизм дифференциала состоит из коробки 8, приводимой во вращение относительно валов привода ведущих мостов автомобиля жестко связанной с ней, шестерней 2. В коробке установлена крестовина 7, на шипах которой свободно вращаются конические шестерни-сателлиты 3, которые находятся в зацеплении одновременно с двумя коническими шестернями 6 и 4, жестко связанными с валами 1 и 5 привода переднего, среднего и заднего мостов.
Работает дифференциал следующим образом. При вращении шестерни 2 вместе с коробкой 8 и крестовиной 7 дифференциала одновременно будут поворачиваться и сателлиты 3, а с ними шестерни 6 и 4 приводных валов ведущих мостов автомобиля, весь механизм дифференциала будет вращаться как одно целое. Так происходит при движении автомобиля по ровной прямой дороге, когда обе шестерни валов привода ведущих мостов автомобиля оказывают сателлитам одинаковое сопротивление прокручиванию.
Рис. Схема переезда автомобилем неровности: а — колесами переднего моста; б — колесами среднего и заднего мостов
Совсем по-другому работает межосевой дифференциал при поворотах или движении автомобиля по неровной дороге, когда колеса ведущих мостов вынуждены проходить неодинаковые пути. Так, например, при переезде через неровность (рис. а) передние ведущие колеса автомобиля совершат больший путь, чем колеса среднего и заднего мостов, скорость вращения колес среднего и заднего мостов при этом становится меньше скорости вращения передних колес; соответственно возрастает сопротивление их прокручиванию. В этом случае сателлиты начинают перекатываться по шестерне 4 вала привода среднего и заднего мостов и, вращаясь на шипах крестовины, увеличивают скорость вращения шестерни 6 вала привода переднего моста, колеса которого при переезде через неровность должны пройти больший путь, чем колеса среднего и заднего мостов. Число оборотов колес переднего моста при этом увеличивается настолько, насколько уменьшается число оборотов колес среднего и заднего мостов.
То же самое происходит и при переезде неровности колесами среднего и заднего мостов (рис. б). Колеса переднего моста, проходящие в этом случае меньший путь, замедляют скорость своего вращения и оказывают значительное сопротивление своему прокручиванию. Вследствие этого сателлиты дифференциала начинают перекатываться по шестерне 6 привода переднего моста, увеличивая соответственно скорость вращения шестерни 4 и связанных с нею через вал 5 колес среднего и заднего ведущих мостов.
В симметричном межосевом дифференциале (рис. а) крутящий момент, передаваемый шестерней 2, распределяется между валами привода переднего 1, среднего и заднего 5 мостов всегда поровну вследствие одинакового диаметра и числа зубьев шестерен 4 и 6.
В несимметричном межосевом дифференциале (рис. б), у которого диаметр шестерен 4 и 6 валов привода ведущих мостов не одинаков, крутящий момент распределяется между валами ведущих мостов пропорционально диаметру и числу зубьев шестерен их привода (чем больше диаметр шестерни, т.е. чем больше на ней зубьев, тем больший момент ей передается).
Для того чтобы сателлиты 3 в несимметричном дифференциале могли находиться в зацеплении одновременно с двумя различными по диаметру шестернями, их выполняют в виде двойной конической шестерни.
В некоторых конструкциях раздаточных коробок, например в раздаточной коробке автомобиля Урал-375, несимметричный дифференциал выполнен не из конических шестерен, а из цилиндрических так называемого планетарного типа.
В межосевом планетарном дифференциале, схема которого показана на рисунке, валы привода мостов связаны с различными по конструкции шестернями: вал 1 привода переднего моста с цилиндрической шестерней 5, называемой солнечной, вал 6 привода среднего и заднего мостов с коронной шестерней 3 внутреннего зацепления. В зацеплении с солнечной и коронной шестернями находятся небольшие цилиндрические шестерни — сателлиты 4, оси которых закреплены в коробке 7 дифференциала.
Работает межосевой планетарный дифференциал так же, как и межосевой конический дифференциал.
Применение в раздаточных коробках межосевых дифференциалов облегчает управление автомобилем, уменьшает расход горючего и износ шин; применение несимметричного дифференциала способствует, кроме того, более рациональному использованию сцепного веса автомобиля, который не всегда равномерно распределяется по осям, для увеличения силы тяги автомобиля. Вместе с тем межосевой дифференциал не устраняет буксования колес ведущих мостов при движении автомобиля по местности с различным состоянием грунта, когда наблюдается неодинаковое сцепление колес с грунтом.
Для повышения проходимости автомобиля в конструкциях межосевых дифференциалов предусматривается специальная муфта блокировки дифференциала. С помощью этой муфты дифференциал блокируется и буксование мостов устраняется, все ведущие, мосты вращаются с одинаковым числом оборотов. Блокировка дифференциала достигается тем, что муфта блокировки при ее включении жестко связывает между собой посредством шлицевых соединений коробку дифференциала и вал привода одного из ведущих мостов.
Для смазки механизма раздаточной коробки в ее картер заливается трансмиссионное масло до уровня маслоналивного отверстия, закрытого пробкой.
Раздаточные коробки обычно применяются тогда, когда необходимо от одною ведущею вала раздать крутящий момент в две противоположные стороны, например к переднему и заднему ведущим мостам. По этому признаку раздаточная коробка аналогична центральной главной передаче, после которой крутящий момент раздается в две противоположные стороны: к левому и правому ведущим колесам. Кроме того, для упрощения конструкции главной передачи часть ее передаточного числа обычно переносят в раздаточную коробку. Раздаточная коробка не нужна при нижнем расположении ведомого вала, что характерно для некоторых ГМП карьерных самосвалов и дорожно-строительных машин. Без раздаточной коробки выполняют трансмиссии автомобилей 6×4 с двумя задними ведущими мостами, если средний мост выполнен проходным.
Раздаточные коробки в основном различают по расположению ведомых валов (несоосное — рис. а, б или соосное — рис. в, г), по приводу ведомых валов (блокированному — рис. а, б или дифференциальному — рис. в, г), по числу передач демультипликатора, размещенного в раздаточной коробке (одно-, двух-, трехступенчатые).
Рис. Схемы основных типов раздаточных коробок с расположением ведомых валов: а, б — несоосным; в, г — соосным; 1 — ведущий вал; 2 — ведомый вал
Блокированный привод (при блокировании также и межколесных дифференциалов) позволяет использовать полную силу тяги по сцеплению передних и задних ведущих колес с дорогой. Однако при этом через трансмиссию может передаваться циркулирующая мощность. Поэтому раздаточные коробки с блокированным приводом должны иметь устройство для отключения переднею моста при движении по хорошим дорогам. Кроме того, должно быть устройство, не позволяющее включать низшую передачу в демультипликаторе при отключенном переднем мосту, что иначе может привести к перегрузке заднего моста.
При использовании раздаточных коробок с дифференциальным приводом передний мост постоянно включен. При этом необходимо иметь устройство для блокирования дифференциала в раздаточной коробке (и устройства для полного или частичного блокирования межколесных дифференциалов), чтобы обеспечить надежное, без буксования колес, движение по бездорожью.
Иногда раздаточные коробки различают по месту их расположения:
На автомобилях КамАЗ и «Урал» устанавливается механическая двухступенчатая раздаточная коробка с несимметричным цилиндрическим межосевым дифференциалом планетарного типа.
Рассмотрим устройство раздаточной коробки автомобиля КамАЗ. Поток мощности от ведущего вала 2 к валу 32 привода переднего ведущего моста, к валу 18 привода среднего и заднего ведущих мостов передается через шестерни промежуточного вала 39 на водило 21 планетарного ряда, а от него через сателлиты на солнечную шестерню, связанную с валом 32, и на эпициклическую шестерню, соединенную с валом 18. Все шестерни валов раздаточной коробки постоянного зацепления со спиральными зубьями.
Низшую передачу включают перемещением муфты 41 влево, соединяя шестерни промежуточного вала 39, а высшую — перемещением муфты 28 вправо. В обоих случаях мощность передается на водило 21 планетарного ряда. Одну треть мощности дифференциал передает переднему мосту, а две трети — среднему и заднему мостам. С помощью муфты 30, установленной на шлицах вала 32, блокируют дифференциал, перемещая ее вправо. Тем самым водило 21 соединяется с солнечной шестерней 22, которая закреплена на валу 32. Весь дифференциал и валы 32 и 18 вращаются как единое целое.
Переключение передач в раздаточной коробке и включение блокировки межосевого дифференциала осуществляются дистанционно-диафрагменными пневматическими камерами.
На четырехосных автомобилях устанавливается механическая двухступенчатая раздаточная коробка с симметричным, коническим, принудительно блокируемым дифференциалом, поровну распределяющим мощность между ведущими мостами передней и задней тележек.
Раздаточная коробка имеет прямую и понижающую передачи и выполнена по схеме с промежуточным валом. Ведущим является верхний вал, приводимый во вращение от планетарной коробки передач через карданную передачу. Ведомыми являются два нижних выходных вала, между которыми установлен дифференциал. Валы смонтированы в литом картере со съемной крышкой и установлены на шариковых и роликовых подшипниках. Шестерни раздаточной коробки выполнены косозубыми и находятся в постоянном зацеплении. Передачи включаются дисковым синхронизатором (или зубчатой муфтой), установленным на верхнем валу, а дифференциал блокируется зубчатой муфтой с помощью пневматического привода, От верхнего вала раздаточной коробки осуществляется привод коробки отбора мощности.
Раздаточная коробка служит для распределения вращающего момента между ведущими мостами. Кроме того, в раздаточной коробке может осуществляться также увеличение момента, подводимого к ведущим колесам ТС. Как правило, в раздаточной коробке предусматривается устройство для включения и отключения переднего ведущего моста, а иногда от раздаточной коробки обеспечивается привод дополнительных агрегатов (например, коробки отбора мощности).
Для увеличения вращающего момента, подводимого к ведущим колесам (что необходимо в тяжелых условиях движения), раздаточные коробки обычно выполняют двухступенчатыми, причем высшая передача имеет передаточное число, равное единице (или около единицы), а низшая (первая) передача — около двух. Наличие двух передач увеличивает число ступеней и диапазон изменения передаточного числа трансмиссии ТС, что повышает возможность подбора выгоднейшей передачи в соответствии с условиями движения.
Применяются раздаточные коробки с блокированным приводом, когда приводы всех мостов постоянно жестко связаны друг с другом и всегда вращаются с одинаковыми угловыми скоростями. В таких раздаточных коробках обычно имеется устройство для отключения привода переднего моста, например, при движении в хороших условиях (по твердому покрытию с высоким коэффициентом сцепления), что позволяет снизить расход топлива, уменьшить нагрузки в трансмиссии и износ шин.
В некоторых конструкциях раздаточных коробок установлен специальный механизм — межосевой дифференциал, который распределяет вращающий момент, подводимый от двигателя к раздаточной коробке, на ведущие мосты в необходимом соотношении пропорционально сцепному весу, приходящемуся на эти мосты. Дифференциал также позволяет колесам разных ведущих мостов вращаться с неодинаковыми угловыми скоростями, что устраняет возможность их проскальзывания, уменьшает нагрузки в трансмиссии и износ шин. Используют дифференциалы с коническими и цилиндрическими шестернями. Для повышения проходимости ТС межосевые дифференциалы иногда выполняют с принудительной блокировкой или самоблокирующимися.
На некоторых быстроходных гусеничных машинах устанавливают распределительную коробку, позволяющую получать различные режимы работы трансмиссии, например одновременную или раздельную работу гусеничного и водоходного движителей, раздельный или одновременный привод других агрегатов (насосы, лебедки и др.).
