Rozdělovací převodovka – základní principy fungování a její role v automobilu

Terénní vozy jsou oblíbené mezi automobilovými nadšenci. Rozdíl mezi těmito stroji a konvenčními – s pohonem jedné z náprav – spočívá v tom, že jsou poháněny obě nápravy. Zvyšuje se tak pravděpodobnost projetí náročného úseku silnice (bláto, závěj atd.). Umožnění obou náprav na autě je možné vybavením převodovky přídavnou jednotkou – rozdělovací převodovkou, nebo jednoduše řečeno – rozdělovací převodovkou.

Převodovka je převodovka, která rozděluje točivý moment podél dvou os. Tato jednotka je umístěna za převodovkou.

Na terénních vozidlech se používá několik typů převodových skříní, které se liší:

• zařízení;
• typ připojení;
• poměr rozdělení točivého momentu;
• způsob kontroly;
• typ připojení k převodovce.

Existuje několik provedení převodových skříní, ale princip fungování je u všech typů stejný.

Konstrukce a typy dávkovačů

Jako příklad se podívejme na zařízení nejjednodušší rozdělovací převodovky – typu ozubeného kola. Takové jednotky již byly poněkud nahrazeny jinými typy, ale zároveň jsou považovány za jeden z nejspolehlivějších a „skutečných“ převodových případů.
Rozdělovací převodovka se skládá ze 4 hřídelů umístěných ve skříni – hnací, hnaný, mezihřídel a pohon druhé nápravy. Všechny hřídele mají ozubená kola, která se vzájemně ovlivňují.

Hnací a hnaný hřídel jsou namontovány na stejné ose a mají stálý vzájemný záběr. To zajišťuje konstantní přenos rotace na jednu z náprav, to znamená, že jedna hnací náprava na autě pracuje neustále.

Mezihřídel v rozdělovací převodovce svými ozubenými koly zabírá současně s ozubenými koly hnacího hřídele a pohonu druhé nápravy, zajišťuje přenos točivého momentu na druhou nápravu, takže se i druhá náprava otáčí a je hnací. .

Princip činnosti takové převodovky je velmi jednoduchý – hnací hřídel přijímá rotaci z převodovky, okamžitě ji přenáší na hnanou hřídel a přes mezihřídel přenáší točivý moment na hnací hřídel druhé nápravy. Provoz vozu s tímto typem rozdělovací převodovky a konstantním přísunem rotace k oběma nápravám je však obtížný, protože v důsledku tuhého spojení hřídelí se ovladatelnost vozu snižuje a na převodové prvky je kladeno velké zatížení.

Konstruktéři tento problém řeší dvěma způsoby – instalací diferenciálu (středového) a vybavením agregátu mechanismem pro odpojení jedné hnací nápravy.

Diferenciál v konstrukci rozdělovací převodovky hraje stejnou roli jako u hlavního ozubeného kola – schopnost otáčet hřídele při různých úhlových rychlostech. Jeho přítomnost snižuje průchodnost vozu v důsledku možného přenosu veškerého točivého momentu na jednu nápravu, pokud druhá ztratí trakci, ale má pozitivní vliv na ovladatelnost. Pro zlepšení výkonu v terénu je diferenciál navíc vybaven uzávěrkou.

U jednotek s vypínacím mechanismem má vůz v běžném provozu jednu hnací nápravu a druhá se aktivuje v případě potřeby.

Kromě toho může mít převodovka redukční převod, který zvyšuje tažnou sílu změnou převodového poměru v převodové skříni. Redukční převod je realizován instalací přídavných převodů na hřídele. To znamená, že na každé hřídeli jsou dvě ozubená kola různých průměrů. Při zařazení jednoho z nich je převodový poměr v jednotce 1:1, nedochází k redukci, ale pokud je zařazena druhá skupina převodů, převod se mění. U některých aut je to 2:1, u jiných 2,5:1. V důsledku toho se rychlost stroje snižuje, ale úměrně tomu roste tažná síla. Je pozoruhodné, že řazení dolů se používá pouze při zapnutém pohonu všech kol.

Kromě převodů ozubených kol využívají stroje také převody řetězové. Není v nich žádný mezihřídel a otáčení na hnacím hřídeli druhé nápravy se provádí řetězem. Tato konstrukce se vyznačuje nižší spotřebou kovu jednotky, ale má také horší spolehlivost než typ převodu.

V moderních konstrukcích se upustilo od používání diferenciálů a jejich místo zaujaly spojky – mechanické (synchronizátory), třecí, elektromagnetické, viskózní spojky. Řada vozů používá diferenciály Torsen.

Typ pohonu a vliv rozdělovací převodovky na něj

Provozní vlastnosti rozdělovací převodovky ovlivňují typ pohonu všech kol, z nichž jsou pouze tři:

1. Neustále plné.
2. Pohon všech kol, ručně aktivovaný.
3. Automatický pohon.

Příkladem trvalého pohonu všech kol je rozdělovací převodovka s konvenčním diferenciálem vybaveným uzávěrkou (obecný název – Full Time). Ve vozech s takovým systémem poskytuje rozdělovací převodovka konstantní přenos otáčení podél dvou os.

Manuálně připojený disk se nazývá Part Time. V autě s takovým systémem pohonu dodává rozdělovací převodovka v normálním jízdním režimu rotaci pouze jedné nápravě, zatímco druhá se aktivuje v případě potřeby. V takových jednotkách se nepoužívá diferenciál, ale místo toho jsou instalovány spojky – mechanické, elektromagnetické, které připojují / odpojují druhou nápravu.

Systém, který používá oba mosty v automatickém režimu, je OnDemand. Používá se na osobních vozech a v tomto případě je převodovka zaměřena na zvýšení průchodnosti terénem a zlepšení ovladatelnosti. Řízení je prováděno elektronikou spolupracující s ABS. V takových převodovkách neexistuje žádný diferenciál, ale místo toho je instalována elektricky poháněná spojka.
V systému OnDemand převodovka ve výchozím nastavení aplikuje rotaci pouze na jednu nápravu. Když ale nastanou určité jízdní podmínky, elektronika zapojí pohon spojky a připojí se druhá náprava.

Přenos točivého momentu

Rozdělení točivého momentu rozdělovací převodovkou může být stejné nebo nerovnoměrné. V prvním případě je rotace aplikována na oba mosty v poměru 50/50. Tento rozvod zajišťuje rozdělovací převodovka, která není vybavena diferenciálem ani jedním, ale uzávěrkou.

Krabice s nerovnoměrným rozložením mají různé poměry. V distribucích na plný úvazek a na částečný úvazek jsou poměry pevné a jsou 40/60 nebo 60/40.
Co se týče systémů OnDemand, jejich distribuční proporce jsou „plovoucí“ a liší se od 50/50 do 100/0. To znamená, že takové převodové skříně mohou automaticky rovnoměrně rozdělit rotaci nebo ji přenést na jednu osu.

Ještě něco užitečného pro vás:

• Jak nastavit spojku?
• Jak funguje robotická převodovka?
• Co je lepší: automatický, manuální nebo variátor?

Metody řízení

Rozdělovací převodovky instalované na autech mají tři způsoby ovládání:

• manuál;
• elektrický pohon;
• elektronický řídicí systém.

Ruční pohon rozdělovací převodovky je starý a primitivní. U tohoto pohonu řidič pomocí pák odpojí/připojí druhou nápravu, uzamkne diferenciál a zařadí podřazení.

Elektrický pohon se liší tím, že spínání v rozdělovací převodovce je prováděno servopohony. Řidič ovládá pomocí kláves. Jedná se o pohodlný typ pohonu, ale není tak spolehlivý jako manuální mechanický.

U některých vozů je kombinované ovládání, ve kterém se druhá náprava zapíná/vypíná servopohonem a podřazování se aktivuje pomocí páky instalované v prostoru pro cestující.

V převodových skříních pohonů OnDemand se používá elektronický řídicí systém. Vzhledem k tomu, že přepínání v jednotce probíhá automaticky, nejsou zde žádné ovládací prvky rozdělovací převodovky pro řidiče.

Rozdělovací skříně se instalují do převodovky různými způsoby. Častěji je tato jednotka spojena s převodovkou, což snižuje počet součástí převodovky. Existují však také vozy, ve kterých je převodovka instalována odděleně od převodovky a jsou navzájem spojeny přídavným hnacím hřídelem.

Navzdory jednotnému principu fungování převodových skříní existuje mnoho funkcí jejich fungování. U některých SUV je hlavní hnací náprava ta zadní a přední náprava je připojena. Existují však terénní vozy, ve kterých rozdělovací převodovka umožňuje řidiči bez problémů provést jakoukoli hnací nápravu jako hlavní.

Rozdělovací převodovka je nedílnou součástí vozidel s pohonem všech kol. Díky této jednotce je točivý moment rozdělován podél os a také jeho nárůst při pohybu vozidla po terénu s obtížným terénem.

Podívejte se do minulosti

První vozidla s pohonem všech kol se objevila na začátku dvacátého století. Jednalo se o osobní vozy určené pro dálniční a terénní závody. Veřejnost na vynález reagovala chladně, považovala ho za hýčkání a nehodlala přeplácet velké peníze za pochybné potěšení.

Zdálo se, že myšlenka umřela, nikdo ji nepotřeboval. Ale už v desátých letech minulého století jej konstruktéři oživili vývojem nákladních vozidel s pohonem všech kol.

Vývojáři stáli před otázkou: jak rozdělit točivý moment mezi dvě hnací nápravy. Bylo jasné, že konvenční převodovka tento problém nevyřeší.

Po několika manipulacích se objevila zcela nová jednotka, která prováděla následující úkoly:

• vytvořil řadu převodových poměrů, které pomáhají koordinovat rychlost otáčení klikového hřídele, točivý moment z něj vycházející a rychlost vozu;
• distribuovaný točivý moment mezi hnací nápravy;
• nepřekážel při zpětném pohybu.

Ze zvyku se tomuto novému mechanismu ještě dlouho říkalo převodovka. Na rozdíl od toho známého z vozidel bez pohonu všech kol však tato skříň měla dva výstupní hřídele.

Tento vývoj však nebyl úspěšný kvůli jeho vysoké ceně. Možná by upadl v zapomnění, ale pak začala první světová válka. A jak víte, vojenské operace se provádějí nejen po zpevněných cestách, zbraně se musí táhnout mimo silnice, a to i při jarním tání. Tady přišla nejlepší hodina vozidel s pohonem všech kol.

Účel převodního případu

Rozdělovací převodovka slouží k rozložení síly na všechny hnací nápravy vozidla. Kromě toho slouží k zapínání a vypínání hnací přední nápravy. Rozdělovací převodovka má obvykle dvoustupňovou převodovku. Pod jeho vlivem se mění převodové poměry a počet převodových stupňů se zdvojnásobuje.

První řada převodových poměrů se získá při zařazení přímého (vysokého) převodového stupně. Druhá řada je zařazena při podřazování. To umožňuje použití vozidel v různých podmínkách vozovky.

V konstrukci terénních vozidel je zařízení, které neumožňuje zařazení podřazení v okamžiku, kdy je přední náprava zapojena. Toto zařízení chrání zadní nápravu před přetížením vysokým točivým momentem.

Typy převodových skříní

1. S koaxiálními hnacími hřídeli hnacích náprav. Tento typ je hojně využíván díky možnosti použití jediného rozvodového převodu pro přední i zadní nápravu.

2. S nesouosými hnanými hřídeli. Nemají mezihřídel. Kompaktnost, nehlučnost, vysoká účinnost – to jsou hlavní výhody tohoto typu rozdělovací převodovky. Navíc má nízkou spotřebu kovu.

3. Se zablokovaným pohonem hnacích náprav. Umožňuje využití plné tažné síly bez prokluzu kol. S takovou rozdělovací převodovkou se přední náprava zapojuje pouze na obtížných úsecích silnice. Při jízdě na tvrdém povrchu se z důvodu úspory paliva a snížení opotřebení pneumatik vypíná přední náprava.

4. S diferenciálním pohonem hnacích náprav. V boxech tohoto typu se používá mezinápravový diferenciál, který umožňuje otáčení hnacích hřídelí různými rychlostmi. Vůz vybavený takovou převodovkou má vždy zapojenou přední nápravu. Pro zvýšení průchodnosti terénem jsou středové diferenciály vyráběny s nucenou uzávěrkou.

Přenosové zařízení

Navzdory rozdílům v konstrukci převodových skříní v závislosti na systému pohonu všech kol mají všechny společné základní komponenty:

• hnací hřídel;
• středový diferenciál;
• mechanismus, který blokuje středový diferenciál;
• hnací hřídel zadní nápravy;
• ozubený nebo řetězový převod;
• redukční převod;
• hnací hřídel přední nápravy.

Točivý moment z převodovky do rozdělovací převodovky je přenášen přes hnací hřídel.

Rozděluje točivý moment mezi nápravy – mezinápravový diferenciál. Díky němu se osy mohou otáčet různými úhlovými rychlostmi. Existují dva typy středového diferenciálu:

• symetrický (rozděluje točivý moment rovnoměrně);
• asymetrické (rozděluje točivý moment v různých poměrech).

Uzávěrka diferenciálu slouží k zajištění tuhé trakce mezi přední a zadní nápravou.

Řetězový převod přenáší točivý moment na přední nápravu. Skládá se z ozubených kol (hnací a hnané) a hnacího řetězu. Místo řetězu se často používá ozubené (cylindrické) ozubené kolo. V systému pohonu všech kol, který je automaticky připojen, je převodová skříň vyrobena ve formě kuželové převodovky.

Účelem podřazování je zvýšit točivý moment při jízdě vozidla v terénu. Má konstrukci planetové převodovky.

Provozní režimy

Převodovka pracuje v pěti režimech.

1. Neutrál je zapnutý.

2. Diferenciál se odemkne při zařazení rychloběhu: točivý moment se rozdělí v poměru 1:2.

3. Diferenciál se zablokuje při zařazení rychloběhu: točivý moment se rozděluje v závislosti na adhezi kol k povrchu vozovky.

4. Diferenciál se odemkne při zařazení podřazení: točivý moment se rozděluje v poměru 1:2.

5. Diferenciál je uzamčen při zařazení nižšího řazení: přední a zadní náprava pracují jako jeden celek. Točivý moment se rozděluje v závislosti na míře přilnavosti kol k vozovce. V tomto režimu je průjezdnost vozidla nejvyšší.

Video: převodovka.

Doufám, že se článek ukázal jako zajímavý a užitečný!

1. Automobilový diferenciál – účel, konstrukce a princip činnosti
2. Systém pohonu všech kol Quattro – zařízení, princip činnosti
3. Co je pohon všech kol 4Matic? Konstrukce a princip činnosti
4. Co je to automobilová převodovka a jaké existují typy?
5. Kardanová převodovka – účel, typy převodů, konstrukce a provoz