Раздаточная коробка и системы 4x4 (4WD) (AWD)
24.05.2010
Трансмиссия 4x4
Назначение системы 4WD - обеспечивать передачу крутящего момента ко всем четырем колесам автомобиля, а не только к двум.
Трансмиссия 4x4 включает в себя все те же элементы, что и трансмиссия заднеприводного автомобиля, а также раздаточную коробку, передний карданный вал и передний ведущий мост (с блокирующимися ступицами или без них).
В некоторых автомобилях используется система AWD. Система AWD - это система, в которой все четыре колеса постоянно являются ведущими. Системы AWD могут включать в себя много различных элементов. Система AWD имеет коробку передач или коробку передач в блоке с ведущим мостом, раздаточную коробку, передний и задний дифференциалы.
Раздаточная коробка
Также, как в системе с задним приводом, мощность двигателя передается к коробке передач, а далее посредством карданного вала и заднего моста - к колесам. Раздаточная коробка - это редуктор, используемый для управления потоком мощности к переднему мосту и в некоторой степени к заднему мосту. Раздаточная коробка передает мощность посредством одного первичного вала и двух вторичных валов, по одному для каждого ведущего моста. Первичный вал раздаточной коробки соединяется с вторичным валом коробки передач.
Многие раздаточные коробки имеют понижающий редуктор, позволяющий обеспечить более низкий диапазон передач, обычно с передаточным числом 2:1. Низкий диапазон ограничивается работой в режиме привода на 4 колеса (4WD), потому что он удваивает крутящий момент, передаваемый к ведущим мостам, и этот увеличенный крутящий момент часто предназначается для управления больше чем одним мостом.
Типы раздаточных коробок
Два типа раздаточных коробок - это коробки для переключаемого привода на 4 колеса и постоянного привода на 4 колеса.
Раздаточная коробка для переключаемого привода
Раздаточные коробки с переключаемым приводом могут переключаться в режим 4WD вручную, с помощью электроники или автоматически. Когда привод 4WD не включен, автомобили с переключаемыми раздаточными коробками работают также как автомобили с приводом на 2 колеса (2WD). Система работает в режиме 4WD только после активизации по команде водителя или в случае системы с автоматическим приводом на 4 колеса (A4WD) - по команде модуля.
Раздаточная коробка для постоянного привода
Раздаточные коробки с постоянным приводом всегда находятся в режиме 4WD и не управляются водителем. Передняя трансмиссия всегда включена и передает постоянную мощность к переднему и заднему мостам. Автомобиль с раздаточной коробкой для постоянного привода не будет работать как автомобиль 2WD.
Органы управления 4x4
Ручной рычаг переключения передач
Раздаточная коробка с ручным переключением позволяет водителю вручную переключать раздаточную коробку в положения N (Нейтральное положение -отсутствие передачи мощности к мостам), 2WD, 4WD или 4WD Low (низкий диапазон). Кулачок переключения в раздаточной коробке воздействует на вилки, которые перемещают понижающую ступицу и блокирующее устройство 2W-4W в требуемое положение.
Чтобы переключиться из положения N B2WD ИЛИ 4WD, водитель должен установить коробку передач в положение Р (Парковочная передача) (автоматическая коробка передач) или выжать педаль сцепления при работе двигателя в режиме холостого хода (механическая коробку передач) и затем передвинуть рычаг переключения раздаточной коробки в положение 2WD, 4WD или 4WD Low.
Рычаг переключения режимов раздаточной коробки
Переключения из режима 2WD в 4WD можно выполнять, когда автомобиль перемещается в любом направлении на любой скорости, пока ступицы передних колес заблокированы. Переключения из режима 4WD в 2WD можно выполнять в любое время. Переключения в режим 4WD Low следует выполнять при полностью остановленном автомобиле. Автомобили с автоматической коробкой передач требуют переключения коробки передач в положение Р, короткой паузы в положении R (Передача заднего хода) и затем перемещения рычага раздаточной коробки в положение 4WD Low.
Если вследствие скручивания трансмиссии переключать рычаг раздаточной коробки становится трудно, проедьте на автомобиле несколько метров в противоположном направлении - это позволит устранить затруднение. Если рычаг раздаточной коробки переключать все еще трудно, проедьте на автомобиле несколько метров вперед, переключите коробку передач в положение N и при движении автомобиля со скоростью 3 мили/ч или меньше, переключите раздаточную коробку в желаемое положение.
Переключатель выбора диапазонов переключения, расположенный на панели приборов, сигнализирует модулю управления о выборе переключения водителем. Переключатель выбора диапазонов переключения и индикатор на панели приборов горят, когда электродвигатель переключения перемещается в положение 4WD High или 4WD Low. Когда электродвигатель переключения может находиться в положении с включенной контрольной лампой, понижающая ступица или блокирующее устройство 2WD-4WD пока не могут быть включены. Это может происходить, если их шлицы не совмещены со шлицами водила планетарной передачи или корпуса муфты. Т.к. понижающая ступица и блокирующее устройство подпружинены, когда будут соблюдены соответствующие условия, они будут перемещаться в требуемое положение. Включение контрольной лампы не гарантирует, что выбранный режим переключения передачи был включен.
В некоторых автомобилях для управления системой используется трехпозиционный переключатель, в то время как на других автомобилях используется четырехпозиционный переключатель. Имеющиеся положения переключателя - это 2WD, A4WD, 4WD High и 4WD Low.
Вилки переключения диапазонов
В некоторых раздаточных коробках для того, чтобы переключиться между низким и высоким диапазонами, используется понижающая вилка переключения. Понижающая вилка переключения обычно перемещает элемент, который включает планетарную передачу.
В некоторых раздаточных коробках для переключения между режимами 2WD и 4WD используется блокирующая вилка переключения. Блокирующая вилка переключения обычно перемещает элемент, который включает ведущую звездочку и цепь.
В большинстве раздаточных коробок для переключения понижающей вилки переключения и блокирующей вилки переключения используется рычаг переключения или электродвигатель и кулачок переключения диапазонов в сборе.
Планетарные передачи
В некоторых раздаточных коробках для увеличения крутящего момента в режиме 4WD Low используется простая планетарная передача. Планетарная передача может работать по разному. В раздаточных коробках с переключаемым приводом планетарные передачи приводятся в движение первичным валом или центральной (солнечной) шестерней. Сателлиты «обкатываются» по внутреннему венцу коронной шестерни, которая удерживается неподвижной. В результате этого водило планетарной передачи поворачивается медленней, чем первичный вал. Т.к. водило посредством понижающей ступицы (втулки переключения высокого- низкого диапазона) крепится прямо к вторичному валу, вторичный вал вращается с более низкой частотой вращения, чем первичный вал. Это действие увеличивает крутящий момент двигателя, подаваемый к колесам. Во всех режимах, отличных от 4WD Low, понижающая ступица соединяет центральную шестерню с вторичным валом.
Цепь и звездочки
Раздаточная коробка имеет цепной привод с высоким к.п.д. Он обеспечивает передачу мощности к переднему вторичному валу. Цепь приводится в движение ведущей звездочкой, расположенной на заднем вторичном вале, и приводит в движение ведомую звездочку, расположенную на переднем вторичном вале. На раздаточных коробках с ручным переключением переключение из режима 2WD в 4WD выполняется, когда вилка переключения диапазонов 2W-4W перемещает блокирующую втулку, чтобы задействовать ведущую звездочку на шлицах заднего вторичного вала. Ведущая звездочка приводит в движение цепь, которая поворачивает ведомую звездочку на переднем вторичном вале.
В раздаточных коробках AWD выход из планетарной передачи входит в вязкостную муфту (виско-муфту), которая имеет один выход к заднему вторичному валу, а другой - к звездочке приводной цепи для переднего вторичного вала.
Блокирующая втулка
В некоторых раздаточных коробках для механической блокировки заднего вторичного вала относительно ведущей звездочки в режимах 4WD High и 4WD Low используется блокирующая втулка. В режимах 2WD и A4WD блокирующая втулка не используется.
Насос
В большинстве раздаточных коробок используется насос для смазки. Обычно насосы имеют привод от заднего вторичного вала.
Типы муфт раздаточной коробки
Комплект дисков муфты в сборе с корпусом кулачка/ катушки
В некоторых автоматических раздаточных коробках используется комплект дисков муфты в сборе с корпусом кулачка/ катушки. При необходимости эта муфта, чтобы соответствовать условиям движения, позволяет передавать крутящий момент к переднему вторичному валу. Муфта - это модуль, управляемый посредством реле, который работает, когда модуль воспринимает различия в частоте вращения между передним и задним вторичными валами. В некоторых автомобилях муфта используется вместо блокирующего элемента, чтобы включить в работу все четыре колеса.
Ступица муфты имеет шлицевое соединение с задним вторичным валов и с дисками муфты с внутренними шлицами. Ступица муфты вращается с частотой вращения заднего вторичного вала.
Корпус муфты имеет шлицевое соединение с ведущей звездочкой и с дисками муфты с наружными шлицами. Корпус муфты вращается с частотой вращения переднего вторичного вала.
Когда модуль активизирует реле, оно подает питание от аккумулятора к катушке муфты. Магнитное поле катушки муфты подтягивает якорь к корпусу кулачка/ катушки в сборе. Т.к. якорь имеет шлицевое соединение с корпусом муфты, он вращается с частотой вращения вторичного вала, а корпус кулачка/ катушки в сборе начинает вращаться с той же самой частотой вращения.
На внутренней стороне корпуса кулачка/ катушки в сборе располагается половина шариков в сборе с кулачком. Другая половина шариков в сборе с кулачком имеет шлицевое соединение с задним вторичным валом, а шарики располагаются между этими двумя кулачками. Т.к. два кулачка вращаются с разной частотой вращения, это заставляет шарики «наезжать» на кулачки. Это действие толкает кулачок к нажимному диску и сжимает комплект дисков муфты. Сжимая диски муфты вместе, ступица муфты соединяется с корпусом муфты и передает крутящий момент к переднему вторичному валу.
Электромагнитная муфта в сборе
Раздаточные коробки с электронным переключением оснащаются электромагнитной муфтой, которая по принципу действия аналогична муфте компрессора системы кондиционирования воздуха. Электромагнитная муфта позволяет раздаточной коробке переключаться в режим 4WD High при любой безопасной скорости. Муфта управляется модулем посредством переключающего реле.
Муфта используется для набора частоты вращения системы переднего привода от нуля до частоты вращения, соответствующей скорости автомобиля, в течение нескольких миллисекунд. Это активизирует блокирующиеся ступицы. После блокировки ступиц модуль управления позволяет электродвигателю переключения выполнить переключение. Когда задний и передний вторичные валы раздаточной коробки достигают синхронной скорости, подпружиненная муфта синхронизатора механически сцепляет блокирующуюся ступицу вторичного вала и звездочку цепной передачи, и затем отключается электромагнитная муфта.
Вязкостная муфта
Функция вязкостной муфты аналогична функции муфты дифференциала повышенного трения. Эта муфта обеспечивает передачу крутящего момента к колесам независимо от сцепления шин с дорогой. Вязкостная муфта автоматически выполняет эту функцию для улучшения тягового усилия автомобиля, когда изменяется частота вращения передних и задних колес.
Вязкостная муфта аналогична по конструкции многодисковым муфтам, используемым в автоматических коробках передач. Вязкостная муфта имеет герметичный корпус, в котором содержится два комплекта дисков. Диски имеют ферритноеазотированно-цементированное покрытие. Один комплект дисков соединяется с корпусом муфты, а другой комплект соединяется с внутренней ступицей муфты.
Корпус вязкостной муфты - это герметичный блок; он заполняется комбинацией специального силикона на основе жидкости (85 %) и воздуха (15 %). Вращение корпуса под действием жидкости передается к ступице. Когда диски (ведущие) корпуса вращаются, они «прорезают» жидкость. Жидкость быстро нагревается и расширяется в корпусе. Когда жидкость расширяется, это заставляет воздух, содержащийся в корпусе, плотно прижиматься к дискам (ведомым) ступицы и вращаться с той же самой частотой вращения, что и ведущие диски. Крутящий момент эффективно передается между ведущими и ведомыми дисками без прямого контакта между ними.
Поток мощности в базовой раздаточной коробке
Имеются три пути передачи мощности через эту раздаточную коробку:
• 4x4 High
• 4x4 Low
• Привод на 2 колеса
Низкий диапазон обеспечивается планетарной передачей. Для управления потоком мощности к звездочке приводной цепи в режиме 4WD используется блокирующая втулка.
Современные раздаточные коробки имеют несколько преимуществ над системами, использовавшимися в прошлом. В число преимуществ входят такие, как легкость переключения, тихая работа и уменьшение износа элементов. Когда выбран режим 2WD, в отличие от старых систем современные раздаточные коробки позволяют всем внутренним элементам 4WD расцепляться с трансмиссией. Они не создают никакой дополнительной задержки движения и не оказывают неблагоприятного воздействия на экономию топлива.
Диапазон 2WD High
Когда автомобиль переключается в режим 2Н, понижающая ступица перемещается вперед, вводя свои внутренние шлицы в зацепление с наружными шлицами на конце первичного вала. Первичный вал блокируется с задним вторичным валом, и крутящий момент передается к заднему дифференциалу. Ни один из элементов 4WD не активизирован в это время.
Если шлицы понижающей ступицы и первичного вала состыкованы (предотвращая зацепление), цилиндрическая пружина в основании вала будет сохранять давление переключения, позволяя элементам сцепиться, как только первичный вал начинает вращаться.
Диапазон 4WD High
Когда автомобиль переключается на какую-нибудь передачу, крутящий момент передается к первичному валу раздаточной коробки от вторичного вала коробки передач. Понижающая ступица соединяет первичный вал с задним вторичным валом, и крутящий момент передается к заднему мосту. Когда выбирается диапазон 4WD, блокирующая втулка перемещается и сцепляет внутреннюю блокирующую ступицу с ведущей звездочкой.
При внутренней блокирующей ступице, сцепленной с ведущей звездочкой, ведущая звездочка блокируется с задним вторичным валом. При заднем вторичном вале, сблокированным с ведущей звездочкой, крутящий момент передается также и к переднему мосту - посредством приводной цепи, ведомой звездочки и переднего вторичного вала
Диапазон 4WD Low
Когда выбирается режим 4L, понижающая ступица перемещается на водило, блокируя водило с задним вторичным валом. Когда включается какая-либо передача, крутящий момент передается через центральную (солнечную) шестерню к сателлитам. Сателлиты обкатываются по внутренней стороне коронной шестерни, что заставляет водило и задний вторичный вал вращаться с понижением относительно первичного вала. Теперь через раздаточную коробку передается более высокий крутящий момент.
Как и в положении 4Н, внутренняя блокирующая ступица остается сблокированной с ведущей звездочкой. При внутренней блокирующей ступице, сблокированной с ведущей звездочкой, крутящий момент через приводную цепь, ведомую звездочку и передний вторичный вал также передается к переднему дифференциалу.
Элементы передней трансмиссии
Передний карданный вал
При работе в режиме 4WD передний карданный вал передает мощность к переднему ведущему мосту. Типовой передний карданный вал имеет передний одиночный карданный шарнир, задний одиночный или двойной карданный шарнир, заднюю скользящую вилку и чехол (для закрывания шлицов скользящей вилки).
Передний мост
Передний ведущий мост требуется для передачи мощности от дифференциала к передним колесам. Передний ведущий мост действует также как задний ведущий мост. Когда система находится в режиме 4WD передний ведущий мост направляет поток мощности через полуоси к обоим передним колесам. Большинство полуосей состоят из двух частей: внутренней секции, которая в дифференциале соединяется с полуосевой шестерней, карданного шарнира или шарнира равных угловых скоростей, и наружной секции, которая соединяется со ступицей колеса.
В автомобилях 4WD используются два типа передних мостов: с цельной балкой и для независимой передней подвески (IFS).
Мосты с цельной балкой имеют монолитную конструкцию. Такие мосты используются в таких вариантах, в отношении которых предполагается, что на передок автомобиля будет возложена существенная дополнительная масса от такого оснащения, как лебедки, снегоуборочный инвентарь и т.д.
Мосты IFS предназначаются для того, чтобы позволить переднему мосту стать неотъемлемой частью подвески автомобиля. В мостах IFS используются полуоси с шарнирами равных угловых скоростей, дающими мостам «гибкость» относительно грунта, и чашкой дифференциала, которая является частью картера моста.
Блокирующиеся ступицы колес
Имеются три типа блокирующихся ступиц: механическая (с ручной активизацией), которая требует усилий со стороны водителя для управления ей; автоматическая, которая активизируется на основании вращения полуоси; и вакуумная, которая вводится в зацепление внешним источником вакуума. Механические ступицы имеют муфту, которая переключается вращением части блока ступицы, чтобы вручную сцепить муфту (чтобы заблокировать ступицу) или расцепить ее. Ступица сцепляется, когда внутренний кулачок перемещает шпонку на ступице муфты в зацепление с пазом в ступице колеса. Автоматические ступицы имеют функцию, благодаря которой вращение моста заставляет работать кулачок в ступице. Эта функция позволяет водителю включать режим 4WD без уделения внимания блокировке ступиц.
Система с вакуумной блокировкой ступиц (PVH) -это система рассоединения привода переднего моста, которая сцепляет ступицы с полуосями переднего моста или расцепляет их, используя вакуум, поступающий из впускного коллектора. Когда водитель включает или выключает режим 4x4, электронный модуль активизирует электромагнитный клапан PVH, чтобы подать к блокираторам ступиц вакуум, глубина которого соответствует одному из двух уровней. Нижний уровень регулируется электромагнитным клапаном и используется для выключения блокиратора каждой ступицы. Высокий уровень используется для включения блокиратора каждой ступицы. Если вакуум отсутствует, система остается в том режиме, в котором находится в текущий момент. Система PVH рассчитывается таким образом, чтобы не было никакого перекрытия между уровнями включения/ выключения блокираторов ступиц и уровнями активизации/ выключения
запчасти mazda
Комментарии
Пока нет комментариев