Механизмы ведущих мостов

Мосты автомобиля выполняют функции осей, на которые устанавливаются колеса. В зависимости от схемы трансмиссии мосты могут быть: ведущими; ведомыми; управляемыми; поддерживающими. На автомобилях чаще всего устанавливают две или три моста. Если автомобиль имеет два моста, то за ведущий, как обычно, правит задний мост, реже передний. В двухосных автомобилей повышенной проходимости ведущие оба моста. Если на автомобиле три моста, ведущими являются два задних мосты или все три. Самую простую конструкцию имеет задний ведущий мост автомобилей с колесной формулой 4×2.

Ведущий мост, как правило, объединяет в одном агрегате следующие механизмы: главную передачу; дифференциал; полуоси. Указанные механизмы конструктивно размещаются в общем картере ведущего моста и предназначены для передачи крутящего момента на колеса. Механизмы моста увеличивают передаваемый момент и распределяют его на колеса в соответствии с условиями контакта каждого колеса с дорогой. При передаче крутящего момента картер моста нагружается реактивным моментом, который пытается повернуть его против направления вращения колес. От такого поворота мост удерживается подвеской или ее направляющими элементами. Подвеска передает на картер моста также вертикальные, горизонтальные и боковые усилия, возникающие при движении автомобиля.

Механизмы переднего ведущего моста отличаются от механизмов заднего ведущего моста сложным поводом к колесам. На грузовых автомобилях полуоси к каждому колесу делают разрезными и соединяют одним карданным шарниром равных угловых скоростей. На переднеприводных легковых автомобилях полуось соединяется с колесом и дифференциалом двумя шариковыми шарнирами равных угловых скоростей. На автомобилях повышенной проходимости для увеличения тягового усилия в приводе к ведущему и управляемого колес иногда делают колесную передачу планетарного типа. Главную передачу и дифференциал в переднем и заднем ведущих мостах выполняют одинаковыми.

Главная передача служит для увеличения крутящего момента и изменения его направления под прямым углом к продольной оси автомобиля и выполняется из конических шестерен. В зависимости от количества шестерен главные передачи разделяют на: одинарные конические, состоящие из одной пары шестерен и, в свою очередь, делятся на простые и гипоидные; двойные, состоящие из пары конических и пара цилиндрических шестерен.

Одинарные конические простые передачи применяют преимущественно на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности. В этих передачах ведущую коническую шестерни соединен с карданной передачей, а ведомую с коробкой дифференциала и через механизм дифференциала с полуосями.

В большинстве автомобилей одинарные конические передачи имеют зубчатые колеса с гипоидных зацеплением. Гипоидные передачи по сравнению с простыми имеют ряд преимуществ: у них есть ось ведущего колеса, расположенная ниже оси ведомого, что позволяет опустить ниже карданную передачу, а следовательно, снизить пол кузова легкового автомобиля. Вследствие этого опускается центр тяжести и повышается устойчивость автомобиля. Кроме того, гипоидных передач имеет утолщенные форму основы зубья шестерен, что существенно повышает их нагрузочную способность и устойчивость против износа. Однако для мазания шестерен необходимо применять специальное масло (гипоидные), рассчитанную для работы в условиях передачи больших усилий, возникающих в месте контакта зубья шестерен.

Двойные главные передачи устанавливают на автомобилях большой грузоподъемности для увеличения общего передаточного числа трансмиссии и повышения передаваемого крутящего момента. В этом случае передаточное число главной передачи вычисляют как произведение передаточных чисел конической и цилиндрической пар.

Двойная главная передача автомобиля является частью механизмов ведущего заднего моста, размещенных в его балке. Ведущий вал главной, передачи выполнен как одно целое с ведущей конической шестерней. Он установлен на конических роликовых подшипниках в стакане, закрепленном на картере главной передачи. Здесь же в картере на роликовых конических подшипниках установлен промежуточный вал с ведущей цилиндрической шестерней. На фланце вала жестко закреплено ведомую коническую шестерни, находящейся в зацеплении с шестерней. Ведомую цилиндрическую шестерни соединен с левой и правой чашками дифференциала, которые образуют его коробку. В коробке установлены детали дифференциала: крестовину с сателлитами и пивосьовимы шестернями.

При работе главной передачи крутящий момент передается от карданной передачи на фланец ведущего вала и его шестерни, далее на ведомую коническую шестерни, промежуточный вал и его шестерни, ведомую цилиндрическую шестерни и через детали дифференциала на полуоси, связанные с ступицы колес автомобиля.

Дифференциал предназначается для передачи крутящего момента от главной передачи в полуосей и дает им возможность вращаться с разной скоростью при повороте автомобиля и на неровностях дороги.

На автомобилях применяют шестеренчасти конические дифференциалы, состоящих из пивосьових шестерен, сателлитов и корпуса, что объединяет их и крепится к ведомой шестерни главной передачи.

Дифференциалы такого типа используют как межколесных (между колесами ведущих мостов). Они отличаются конструкцией корпуса и количеством сателлитов. Конические дифференциалы используют также и как мижосьови. В этом случае они распределяют крутящий момент между главными передачами ведущих мостов.

Для упрощения не показано корпус дифференциала, поэтому для рассмотрения принципа действия считать, что ось сателлитов установлен в корпусе. Во время вращения ведущей шестерни и ведомой шестерни главной передачи крутящий момент передается на ось сателлитов, далее через сателлиты на пивосьови шестерни и на полуоси.

При движении автомобиля по прямой и ровной дороге задние колеса встречают одинаковое сопротивление и вращаются с одинаковой частотой. Сателлиты вокруг своей оси не вращаются, и на оба колеса передаются одинаковые крутящий момент. Как только условия движения меняются, например на повороте, левая полуось начинает вращаться медленнее, поскольку колесо, с которым она связана, встречает большое сопротивление. Сателлиты начинают вращаться вокруг своей оси, обкочуючись по-пивосьовий шестерни (левой), что замедляется, и увеличивая частоту вращения правой полуоси. В результате правое колесо ускоряет свое вращение и проходит больший путь по дуге внешнего радиуса.

Одновременно с изменением скоростей пивосьових шестерен изменяется крутящий момент на колесах — на колесе, которое ускоряется, момент уменьшается. Поскольку дифференциал распределяет моменты на колеса поровну, то в этом случае на колесе, которое замедляется, также уменьшается момент. В результате суммарный момент на колесах уменьшается и тяговые свойства автомобиля ухудшаются. Это негативно влияет на проходимость автомобиля при движении по бездорожью и на скользких дорогах. Однако на дорогах с хорошим сцеплением шестеренчастий конический дифференциал обеспечивает лучшие устойчивость и управляемость.

Для повышения проходимости автомобиля при движении по бездорожью применяют дифференциалы с принудительной блокировкой или самоблокивни.