Свап раздатки Kia Sorento 1 поколения, часть 5. Раздаточная коробка TOD.

Всем привет.

Свап движется, ввиду чего я поставил машину в гараж и снял свою раздатку. В одном этом предложении, которое, если произнести его вслух, звучит всего пару-тройку секунд, уместилось почти 2 дня моей жизни.
Снятие раздатки оказалось тем еще удовольствием, связанным по большей части не с тяжестью, а с трудоемкостью доступа к болтам ее крепления к АКПП. Ввиду крайне ограниченного пространства между агрегатами и стенками центрального тоннеля (в некоторых местах 5-10 см), а также того, что вредители-конструкторы «ввернули» болты не со стороны раздатки, а со стороны АКПП, их откручивание превращается в настоящий квест под названием «подлезь к болту».
Если быть более точным, нижние 4 болта откручиваются без особых ужимок, а вот для 4 верхних нужны настоящие пляски с бубном. Пришлось варить ключ типа «воронья лапка» и пользоваться всеми возможными вариациями ключа на 14, а также удлинителями, переходниками и карданчиками.
Более подробно про снятие раздаточной коробки я напишу в следующих частях, а сейчас остановимся про состояние конкретно моего экземпляра.

Чтобы максимально облегчить вес снимаемого с машины агрегата, я еще в яме открутил с нее сервопривод, отстегнул электрические разъемы (разбираются очень туго) и слил жидкость.
Тут у меня случился первый небольшой шок. Напомню, что зимой заливал Lukoil ATF, на котором машина прошла все «издевательства», собственно после которых передок и начал подключаться весьма посредственно.
Также напоминаю, что ATF Декстрон 3 – жидкость КРАСНОГО цвета. А вот что слилось из раздатки:

Магнитная пробка выглядела вообще как из апокалипсиса (рядом для сравнения чистая):

Крупной металлической стружки на магните было немного, но вся поверхность была покрыта полупрозрачной гелеобразной субстанцией, которая оставила на тряпке черные пятна.

Ладно, после снятия первым делом сгонял раздатку на мойку, где основную часть земли и грязи сбили керхером.

Далее снял задний фланец, отвернул болты крепления крышки к корпусу и располовинил агрегат.

Несмотря на непонятную субстанцию, которая слилась из РК, внутри было довольно прилично и чисто.

Далее нужно заглянуть в пакет фрикционов. Для этого снимаем корпус магнита с подшипником, шарики (были на своих местах, иногда перескакивают и собираются по 2-3 в одной канавке), нажимной диск, зубчатое колесо, отстегиваем стопорное колечко и снимаем корзину фрикционов.

Found on photo: S5008

Сами фрикционные диски потерты, но по несколько десятых мм на них еще остались. Металлические диски на пару десятых выработаны. Эластичное кольцо целое.

Цепь немного провисает, но еще прилично походит.

Собственно, неисправных деталей в раздатке как таковых я не нашел. Справедливости ради надо сказать, что полный привод-то работал, просто при сильных нагрузках на переднюю ось передние колеса стояли на месте. Вывешивал переднее колесо на домкрате – провернуть его руками или ключом с большим рычагом не удавалось. Т.е. сколько-то крутящего момента муфта все же держала.

В чем же причина того, что на последних покатушках перед сильно пробуксовывал? Для наглядности видео.

На мой взгляд, первая причина – это состояние трансмиссионной жидкости. Надо понимать, что как только в режиме блокировки (4Hi, 4Low) перед загрузился и встал, а вы давите на газ, происходит пробуксовка в пакете фрикционов.

Фрикционные накладки трутся о металлические диски и стирают себя и их. Мелкие частички – продукты износа – размешиваются в жидкости и забивают маслонасос. Основная задача маслонасоса в раздатке TOD – циркулирование жидкости и подача ее к пакету фрикционов и валу для охлаждения и лучшего зацепа. При большом количестве частичек жидкость уже не обладает полноценно своими свойствами, как смазывающими для металла, так и сцепляющими для фрикционов, а маслонасос не так хорошо ее нагнетает.

Фрикционные диски раздаточной коробки TOD аналогичны фрикционным дискам, используемым в АКПП. Если допустить износ фрикционов в АКПП и не заменить жидкость автоматической коробки сразу, запустив ситуацию, частички фрикционов и металлической пыли, растворенные в ATF, забьют маслонасос, пострадает смазка металлических частей, каналы гидроблока, радиатор, начнется перегрев. Однако при этом машина продолжит передвигаться, потому что фрикционы еще сцепляются за счет наличия своих же частичек в прогоняемой через них трансмиссионной жидкости.
После замены жидкости (особенно полной замены) на свежую велика вероятность того, что АКПП просто встанет – фрикционам не хватит толщины оставшегося на них слоя накладок, чтобы обеспечить правильное переключение.

С раздаткой TOD дела обстоят не совсем так, поскольку:
1. Фрикционы на ней служат не для переключений передач, а для постоянной передачи момента на переднюю ось;
2. Пакет фрикционов сжимается не давлением ATF, а механически за счет распора кулачковой муфты с шариками в канавках.

Однако разумно предположить, что при активной и неоднократной пробуксовке передка относительно зада за счет нагрева в проскальзывающих фрикционных дисках присадки в ATF, повышающие трение в пакете, вырабатываются, за счет чего жидкость перестает участвовать в передаче момента на перед и ухудшает его.
Так что первой причиной, из-за которой я «терял» передний мост, считаю состояние дектрон 3 в раздаточной коробке.

Промежуточный вывод: после покатушек с продолжительным активным буксованием лучше поменять жидкость в раздатке НЕЗАМЕДЛИТЕЛЬНО, тем более стоит она весьма недорого.

Кстати: как выяснилось, существует специальная жидкость, которая разработана специально для американских автомобилей с раздаточными коробками Borg Warner, которая отличается улучшенными сцепными характеристиками для фрикционов. С ней перед «ленится меньше», чем на обычном Декстрон 3. Называется она Ford Motorcraft Transfer Case Fluid XL-12.

Далее перейдем к устройству раздаточной коробки.
Собственно, TOD — это раздатка, большей частью унифицированная с BorgWarner –овским Part-time, о котором говорилось ранее. Один и тот же корпус, валы, понижающая передача и принцип ее включения.
Главная разница между ними заключается в способе передачи момента на передний мост. В парт-тайме подключение передка происходит металлической муфтой, которая по команде водителя сервоприводом и вилкой сдвигается по шлицам и вводит в зацепление главный вал и ведущую шестерню переднего моста.

На TOD зацепление происходит не через металлическую муфту, а пакет фрикционов.
К шлицам ведущей шестерни стыкуется корзина фрикционов, в которой лежат 5 ведомых (с внешним зубом) и 6 ведущих (с внутренним зубом).

Закрывается корзина 2 металлическими дисками – один с внешним зубом (зубчатый диск), другой с внутренним (нажимной диск, он и давит на пакет фрикционов).

Далее на шлицах главного вала находится кулачок к канавками, в которых помещены 3 шарика.

Вторая половинка кулачка с канавками выполнена в углублении корпуса электромагнита. Собственно, кулачок, шарики и корпус электромагнита и представляют собой кулачковую механическую часть электромагнитной муфты.
Кулачок с корпусом магнита отжимается от пакета фрикционов пружиной. Корпус электромагнита через свой подшипник касается заднего подшипника главного вала, жестко зафиксированного в крышке корпуса раздатки.

В режима 2H (только заднего привода) на катушку электромагнита напряжение не подается. Кулачковая муфта отжата пружиной от пакета, шарики зажаты в самой глубокой части канавок.
Кулачок одевается на шлицы вала и прижимается пружиной к корпусу магнита, шарики находятся в состоянии устойчивого равновесия в самой глубокой части канавок. Корпус магнита не связан с валом, однако кулачок и шарики, прижимаемые к нему, синхронизируют корпус и кулачок и заставляют их крутиться вместе с главным валом. Корзина фрикционов вместе с ведущей шестерней при этом вращаются синхронно передней оси, будучи никак не связаны с главным валом и вращением задних колес.

При включении режима 4Hi и 4Low по команде блока управления TOD на катушку постоянно подается бортовое напряжение 12В, вследствие чего корпус магнита притягивает к себе зубчатый диск. Зубчатый диск на пару миллиметров частично выходит из пазов корзины, продолжая фиксироваться корзиной с одной стороны и прижимаясь к корпусу магнита с другой. Тем самым корпус магнита оказывается синхронизированным с корзиной фрикционов и начинает вращаться со скоростью передней оси. Кулачок при этом вращается со скоростью задней оси, и при разнице во вращении возникает проворот между корпусом магнита и кулачком.

Шарики выходят из положения покоя и прокатываются по канавкам. Поскольку глубина канавок уменьшается, а корпус магнита зафиксирован подшипником раздатки, кулачок – единственный, кто имеет возможность перемещения. Он преодолевает сопротивление возвратной пружины и отодвигается от корпуса магнита. При достижении кулачком нажимного диска корзины фрикционов фрикционные диски поджимаются и вводят в зацепление переднюю и заднюю оси.

Интересным следствием конструкции кулачковой муфты является самокомпенсация выработки фрикционных дисков – в случае ее наличия шарики прокатятся чуть дальше, и момент, сжимающий пакет, останется тем же, что и при номинальной толщине пакета.

Работа системы TOD в режиме Auto подробно рассмотрена здесь.

Таким образом, задача электромагнита в TOD – помочь шарикам раскатиться по канавкам.
Более подробно на видео (заморочился и снимал 3 дня):

Интересными особенностями работы системы являются:
1. Помощь при торможении – автомобиль подключает передок, чтобы трансмиссия более эффективно помогала двигателю совместно с тормозами;
2. Даже в режиме 4Hi и 4Low на низких скоростях электромагнит не включается, чтобы облегчить водителю и трансмиссии маневрирование, развороты и повороты.

Достоинства TOD вполне ясны и понятны – это «практически» постоянный полный привод, позволяющий с удобством передвижения по дорогам с любым покрытиям.

Перейдем теперь к недостаткам TOD.

С поломки раздатки TOD практически каждый ее обладатель сталкивался как минимум раз или более. Неисправности можно разделить по связи с:
1. Износом фрикционов или трансмиссионной жидкости;
2. Растяжением цепи;
3. Неисправностью датчиков вращения карданных валов;
4. Протеканием сальников;
5. Прочим.

Собственно, основными и самыми частыми, особенно у покорителей бездорожья, являются две первые неисправности, которые имеют общий корень – саму конструкцию электромагнитной муфты.
Как я уже писал ранее, предусмотренное изготовителем максимальное распределение крутящего момента в пропорции 50:50 (для полноценного внедорожника нужно до 100% на любую ось) подразумевает, что при серьезных нагрузках на переднюю ось фрикционы будут проскальзывать и изнашиваться в любом случае.

Что касается кулачковой муфты, то для достижения максимального распора кулачков требуется определенное время, пока шарики прокатятся по канавкам до упора. Для TOD поэтому характерно неизбежное запаздывание подключения переднего моста в любом режиме.

Вследствие запаздывания получается так, что передний мост подключается в тот момент, когда задний мост уже успел немного разогнаться, поэтому нагрузка на цепь приходит ударно, из-за чего последняя, даже будучи более толстой и прочной, чем цепь Part-time, быстрее растягивается. Также поскольку цепь на постоянном полном приводе используется постоянно (в отличие от эпизодических подключений на part-time), служит она меньше.

Таким образом, главными недостатками TOD являются недостаточный в условиях тяжелого бездорожья «перевариваемый» фрикционами крутящий момент для вращения передней оси и меньший ресурс цепи и пакета фрикционов.

Существует мнение, что раздаточная коробка Borg Warner, в особенности TOD, является слабым местом Kia Sorento первого поколения. Действительно, поломки ее весьма распространены, но я бы не спешил называть ее «плохой» или «неудачной».
Для этого стоит подробнее остановиться на других системах полного привода похожего типа, а именно использующих в работе пакет фрикционов.

TOD (Torque on Demand) – это бренд BorgWarner. Раздаточные коробки данного производителя практически идентичной конструкции используются на следующих автомобилях:
1. Kia Sorento 02-09
2. Hyundai Terracan
3. Ford Explorer
4. SsangYong Rexton, Rodius
5. Isuzu Axiom и его китайский клон Great Wall Hover H5
6. Некоторые комплектации Jeep Grand Cherokee, Dodge RAM, Dodge Durango.

Автомобили, использующие в раздатках запчасти BorgWarner:
1. Система xDrive на BMW
2. Land Rover
3. Chrysler (Jeep, Dodge, Chevrolet).

Системы с активным дифференциалом используются, как правило, в дорогих автомобилях для улучшения управляемости. Общей особенностью, роднящих их с TOD, является возможность переменного регулирования крутящего момента, передаваемого на переднюю ось.

Как правило, в конструкции также используются шестерни и цепь (реже шестерни), однако в качестве устройства, распределяющего момент между осями, на главном вале стоит «железный» дифференциал, а пакетом фрикционов осуществляется его блокировка. Зажатие пакета фрикционов производит сервопривод, система вилок или тяг. Сервопривод имеет возможность установить любую степень зажатия пакета фрикционов, соответствующую для движения в конкретных дорожных условиях.

Пример:
Система xDrive на BMW.

Система Quattro на Audi.

Полный привод Land Rover: Range Rover 3 и 4/ Discovery 3 и 4/ Range Rover Sport.
gl2.ru/tekhnicheskaya-inf…very-4-i-range-rover-spor

VAG: раздаточные коробки VW Touareg, Porsche Cayenne 1 поколения.

Found on photo: 5302121

SuperSelect II от Mitsubishi использует для управления дифференциалом не электромагнитную муфту, а вискомуфту (вязкостную).

Из всех вышеперечисленных автомобилей о проблемах полного привода, связанных с истиранием фрикционов или растяжением цепи, я слышал только про VW Touareg 02-04 годов выпуска – там вытягивалась цепь и были проблемы с севоприводом. Однако после рестайлинга 2007 года данные проблемы были устранены.

Также необходимо отметить, что практически все автомобили, имеющие активный дифференциал, имеют зачастую и более мощные моторы, чем Kia Sorento (которые сильнее нагружают трансмиссию), однако проблем с полным приводом там гораздо меньше. Мое мнение – это прямое следствие наличия в конструкции «железного» дифференциала, передающего через себя основной момент, в то время как фрикционы используются только для его «поджатия».

Ну и есть соображение, что раздаточные коробки премиальных машин изначально выполнены с большим запасом прочности, чем унифицированные раздатки BorgWarner.

К примеру, посмотрите на цепь раздатки Land Rover и Kia Sorento. Вопросы излишни.

По сути система TOD является аналогом муфты Халдекс, использование которой весьма часто встречается в полном приводе кроссоверов и спортивных машин. Однако, степень зажатия там регулируется не кулачковой муфтой и электромагнитом, а вискомуфтой (вязкостной). Чаще всего вследствие отсутствия в паркетах полноценной раздатки муфта там устанавливается в заднем редукторе.
Каждый знает, что буксовать долго на паркетах нельзя – можно перегреть или сжечь муфту. Электромагнтиная муфта соренто не совсем паркетная, но также перегревается и сжигается, особенно когда автомобиль подвергается внедорожной доработке, в первую очередь устанавливаются колеса большего диаметра с агрессивным протектором.
Ведь крутящий момент, который могут передать фрикционы, рассчитан под заводской размер колеса, да и то не 100%, поэтому колеса большего диаметра и с хорошим зацепом они провернуть в грязи не в состоянии.

Итак, хорош TOD или плох?
Разумеется, он хорош. Большинство автомобилистов ездят 99% времени по дорогам общего пользования, где важна управляемость, а не проходимость, да и для среднего бездорожья такой раздатки вполне хватает.
Однако TOD более требователен к своему техническому состоянию, свойствам трансмиссионной жидкости, а также ее типу, вследствие чего ездить на TOD нужно с головой, ведь в самый неподходящий момент можно остаться на заднем приводе.
Несомненным плюсом является предоставленный заводом выбор типа полного привода – «паркетный» или «парт-тайм», ведь каждый может выбрать для себя то, что ему нужнее. Уверен, что разработка и установка в автомобиль системы постоянного полного привода с жесткой блокировкой привела бы к сильному удорожанию и меньшей конкурентоспособности.

Резюме.
1. TOD – вполне годная система постоянного полного привода, обеспечивающая автомобилю хорошую управляемость на дорогах с любым покрытием.
2. Несомненным плюсом является ремонтопригодность и возможность починить агрегат самому, а также относительно доступные цены на запчасти.
3. Для использования в условиях тяжелого бездорожья лучше предпочесть автомобиль с Part-time.
4. При длительном использовании на бездорожье жидкость в РК лучше менять после каждой поездки.

И последнее — мифы, которые развеиваются после данного поста:
1. Фрикционные диски сжимаются магнитом — НЕВЕРНО. Напрямую магнит никак не участвует в сжатии пакета. Фрикционы сжимаются механически распускаемой магнитом кулачковой муфтой.
2. В раздаточной коробке ТОД есть жесткая блокировка — НЕВЕРНО. Жесткой блокировки, тем более металлической, в ТОДе нет, а есть максимально возможное сжатие фрикционных дисков.
3. Крутящий момент распределяется в соотношении 50:50 между осями — НЕВЕРНО. Момент распределяется динамически между 0:100 и 50:50 в зависимости от сцепных свойств дороги.
4. В режиме блокировки оси жестко связаны друг с другом — НЕВЕРНО. Оси могут и должны проворачиваться друг относительно друга на несколько десятков градусов, инициируя тем самым распор кулачковой муфты и включение полного привода.

часть 1. Super Select
часть 2. Блокировка. Разбираемся с утверждением «Распределение момента 50/50».
часть 3. Раздаточная коробка Part Time (она же EST)
часть 4. Трансмиссионное масло или ATF?