Ликбез по раздаточным коробкам

Подавляющее большинство новых полноприводников построено по «легковой» схеме: поперечный двигатель спереди, постоянный привод на передние колеса и подключаемый с помощью дисковой муфты – на задние. Но в классе тяжелых внедорожных машин традиционно другой набор вездеходных ценностей, и раздаточная коробка для них – главный атрибут.


ОРТОДОКСЫ ЧЕСТНОГО ЖЕЛЕЗА
Раздаточная коробка – это самостоятельный довольно увесистый и сложный агрегат: нашпигованная шестернями, валами и муфтами часть трансмиссии между коробкой передач и ведущими мостами. Ее первое и основное назначение – разделять или раздавать в той или иной пропорции крутящий момент двигателя на оба ведущих моста – передний и задний.

Помимо распределительной функции, раздаточной коробке отдана еще одна – увеличивать крутящее усилие на колесах при одновременном понижении скорости передвижения. Так, на первой пониженной передаче по сравнению с первой повышенной примерно в три раза меньше скорость вращения колес и во столько же раз больше тяга на них. Редукторную часть раздаточной коробки  иногда называют демультипликатором и обозначают чаще всего как 4L или просто L.

Таким образом, внутри единого корпуса «живут» два устройства. И если с демультипликатором все более-менее однозначно (от модели к модели меняется лишь передаточное отношение), то принципов раздачи крутящего момента по мостам несколько. Соответственно, различаются и конструкции раздаточных коробок.


НИЧЕГО БОЛЕЕ ПОСТОЯННОГО…
Первый принцип – он же первый и исторически – постоянный привод на задний мост с временным подключением переднего. Знатоки воскликнут «парт-тайм» и будут абсолютно правы.  Такая трансмиссия более полувека доминировала во внедорожниках во многом благодаря простоте и выносливости конструкции. Примитивное подключение рычагом постепенно сменилось кнопочным управлением, но суть сохранилась.

Казалось бы, чего проще: на асфальте передний мост выключен, вне дорог – включен. Единственной загвоздкой оставался вопрос: когда именно надо подключать? Ведь позднее подключение «передка» на бездорожье чревато застреванием, а даже непродолжительное движение по асфальту в режиме 4х4 для большинства машин с part-time губительно технически.


Проблему решили инженеры Range Rover, заставив свою раздаточную коробку всегда приводить оба моста и заодно создав второй тип внедорожников. Разницу в скоростях переднего и заднего карданов гасит обыкновенный межосевой дифференциал. Симметричный, такой же как и между колесами. А для того чтобы трансмиссию постоянного полного привода уравнять по проходимости с подключаемой, установили еще и блокировку межосевого дифференциала.  Наша родимая «Нива» – из этой оперы.

Итак, оба типа во внедорожном режиме жестко приводили две оси, а на асфальте постоянный полный привод доминировал благодаря тяге четырьмя колесами. Кроме того, постоянно полноприводные всегда во всеоружии – так сказать, всегда все включено.



ТЕРМИНОЛОГИЯ:
Строго говоря, фраза «разделяет момент между двумя мостами» полностью корректна только для тех внедорожников, у которых в действительности имеется два ведущих неразрезных моста. Поскольку независимые подвески неизбежно вытесняют зависимые, термин «мост» по отношению к внедорожнику теперь означает не саму по себе неразрезную балку с двумя колесами, а совокупность узлов подвески и трансмиссии, относящихся к передней или задней паре колес. С таким же успехом тут употребимо слово «ось».



Часть тяжелых внедорожников сейчас сочетает задний неразрезной мост с независимой подвеской спереди (Mitsubishi Pajero Sport, Toyota TLC200). По этой схеме построено и большинство пикапов. Некоторые компании в новых моделях полностью отказались от неразрезных мостов, заменив их независимой подвеской (Range Rover, Infiniti QX56, Jeep Cherokee). И только самые консервативные модели, доживающие свой долгий век на конвейере (Mercedes Gelandewagen, Land Rover Defender, UAZ), сохраняют верность полностью зависимой подвеске с двумя непробиваемо-крепкими мостами.



НЕ ВСЕ ХОРОШО, ЧТО ПОЛНО
Но есть и минусы. Раздаточная коробка получилась очень громоздкой, тяжелой и сложной. На том же Range Rover, чтобы сохранить большой дорожный просвет, пришлось поднимать ее над полом салона и фактически размещать в объемистом «ящике» – подлокотнике. Подобные факторы напрямую повлияли на цену машин с постоянным полным приводом. Кроме того, конструкции part-time были на голову надежнее и безболезненно «переваривали» гораздо большие перегрузки.

Сделать раздаточную коробку с межосевым дифференциалом компактнее, легче и дешевле заставил инженеров полноприводный бум, стартовавший к концу ХХ века. Появились варианты с цепью вместо тяжелых шестерен (Nissan Terrano и MMC L200), с планетарной конструкцией в приводе пониженной передачи. Но оставалась еще одна проблема – устойчивость постоянно полноприводного автомобиля в скользком повороте.


SUPERSELECT
Раздаточную коробку с таким названием применяет компания Mitsubishi. Звучит непонятно, а по сути – обе системы (part-time и постоянный полный привод с межосевым дифференциалом) «в одном флаконе». Четыре положения SuperSelect позволяют двигаться исключительно на заднем приводе при отключенном переднем, подключать передние колеса вместе с задними через межосевой дифференциал (длительный режим), делать то же, но с заблокированным межосевым дифференциалом (аналог подключенного part-time) и, наконец, добавлять к заблокированному «центру» «понижайку». С какой стороны ни взгляни – рай для джипера!



СВОБОДА, РАВЕНСТВО И… «УШИ»
Когда вам говорят, что свободный дифференциал, дескать, «отправляет» часть крутящего момента на то или иное колесо или мост – не верьте! В системах со свободным дифференциалом вся мощность всегда уйдет туда, где будет меньшее сопротивление.

Классика поведения подобной трансмиссии на обледенелом лесном повороте при избытке скорости: начало дуги под тягой – больше момента уходит назад и автомобиль напоминает заднеприводный. Вы сбрасываете газ перед самой крутой частью виража, и мгновенно вес автомобиля, а с ним и доля крутящего момента устремляются вперед – машина стала переднеприводной, заскользила наружу! Вы судорожно парируете снос рулем и, вспомнив переднеприводные заповеди, слегка добавляете газу… Снова схватывают задние колеса, и высокий пикап или внедорожник, окончательно развернувшись поперек дороги, улетает в кювет! Почему так происходит? Потому что в раздаточной коробке вашего вездехода ничто не регулирует направление и долю крутящего момента. Он весь уходит туда, где в данную долю секунды больше скользит, причем переброс мощности происходит при мизерной, незаметной водителю разнице в сцеплении колес.

Побороть губительную свободу симметричного дифференциала пытались разными способами. Лучше всего это получилось у систем электронной стабилизации, но мы сейчас не о них. Помимо симметричных, в «раздатках» стали применять несимметричные дифференциалы, заведомо раздающие больший крутящий момент назад. Технически они несложны, но позволяют почти всегда оставлять автомобиль немного более заднеприводным, уберегая от коварных перебросов мощности. Такой дифференциал  стоит и в «раздатке» Audi Q7, и в «мицубишевском» SuperSelect II (33:67 %).



ОТБОР МОЩНОСТИ
Довольно редко от раздаточной коробки приводятся еще какие-то узлы, кроме мостов. Это может быть лебедка (на части Toyota Land Cruiser 80), разнообразные навесные агрегаты спецтехники (например, снегоочистители). Такую раздаточную коробку чаще называют коробкой отбора мощности.

Для нее используется специальная аббревиатура КОМ, дополнительные приводы вращают собственные карданные валы. Даже отечественный УАЗ-469 имел версию с КОМ для  щетки под  брюхом. За границей подобные коммунальные машины весьма широко используют и сегодня.



РАЗДАТКА-ЛАЙТ
Мода на внедорожники побудила создать более дешевые варианты «раздаток» для тех машин, эксплуатация которых в меньшей степени предполагает бездорожье. Прежде всего это одноступенчатые раздаточные коробки без «понижайки» (Mercedes ML без офф-роуд-пакета) и совмещение одной ступени с виско-муфтой и несимметричной раздачей (38:62%) у Cadillac Escalade с 2002 года. Подобных систем много, но в начале ХХI века большинство проблем, над которыми бились создатели металлических шедевров полного привода, успешно решила вездесущая электроника. Она сумела сверхточно и мгновенно дозировать подключение второго моста, избавив водителей и от необходимости возить с собой десятки килограммов «умного металла», и от того, чтобы платить за них.


Но на настоящем бездорожье, где все решает не скорость, а прочность «железа» и размер колес, сегодня, как и полвека назад, две исторические ветви науки о полном приводе вершат свой праздник.