2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принцип работы сис автоматической блокировки дифференциала абд

Принцип работы устройства для автоматической блокировки дифференциала (АБД)

При установке маховичка (7) [рис. 1] в положение «включено» в процессе движения трактора по прямой масло, подаваемое насосом (5), проходит через поворотный кран (8) к золотнику (9) и затем – к диафрагме (3). Последняя при перемещении сжимает диски (13) и (2), тем самым выключая дифференциал из работы.

Рис. 1. Устройство для автоматической блокировки дифференциала (АБД).

1) – Блокировочный вал;

2) – Ведомые диски;

5) – Шестерённый насос;

6) – Редукционный клапан;

10) – Шарик золотника;

12) – Шестерня конечной передачи;

13) – Ведущий диск;

I и II – Различные положения передних колёс и золотника.

При повороте направляющих колёс трактора на угол больше 8 градусов рейка (11) переместится вправо либо влево (в зависимости от поворота), и золотник поднимется, соединив внутреннюю полость крана (8) со сливным отверстием, масло из полости диафрагмы поступит в бак, дифференциал разблокируется. Если маховичок (7) поставить в положение «Выключено», кран встанет таким образом, что напорная магистраль отключится от полости диафрагмы и она соединится со сливной магистралью. АБД целесообразно использовать при скорости движения трактора не более 10 км/ч. Межосевой блокируемый дифференциал автомобилей КамАЗ оснащён пневматическим приводом.

У самоблокирующихся дифференциалов повышенного трения либо с механизмом свободного хода неравенство моментов на выходных валах обеспечивается автоматически. Они также дают промежуточные значения блокировочных свойств в зависимости от усилий, тормозящих вращение выходных валов.

Электроника и безопасность автомобиля

Автоматическая блокировка дифференциала ведущего моста

Современные автомобили, оборудованные ABS (АБС), нередко оснащаются дополнительными устройствами, расширяющими функциональные возможности антиблокировочной системы торможения, такими как: автоматическая электронная блокировка дифференциала ведущего моста EDS (ЭБД или АБД), противобуксовочная система ASR (ПБС) и др. Некоторые из этих функций «переросли» в отдельные системы, управляемые электроникой.

Дифференциал ведущего моста предназначен для равномерного распределения крутящего момента между ведущими колесами, обеспечивая их неодинаковые скорости при прохождении автомобилем поворотов и неровностей дороги. Это повышает устойчивость движения автомобиля и предотвращает чрезмерный износ шин из-за вынужденного проскальзывания.

Но при старте автомобиля с места и езде по скользкой дороге дифференциал является причиной значительного падения тягового усилия и потери устойчивости движения. Ведущее колесо, имеющее меньшее сцепление с дорогой, начинает пробуксовывать. Вследствие уменьшения крутящего момента из-за пробуксовки одного колеса, другое колесо имеет такое же значение подводимого момента, и суммарного момента двух колес недостаточно для движения автомобиля.
В результате одно из ведущих колес (имеющее меньший коэффициент сцепления с полотном дороги) вращается, а колесо, расположенное на менее скользком участке, не вращается вовсе — автомобиль «буксует».

Виды блокировок дифференциала

Конструкций блокировок межколесного дифференциала для автомобилей существует множество. Особенно актуальны эти механизмы и устройства для автомобилей повышенной и высокой проходимости. Впрочем, оборудованный блокируемым дифференциалом автомобиль обычного назначения тоже получает существенную добавку к проходимости.
Классифицировать известные и применяемые виды блокировок дифференциала можно на три существенно отличающихся типа:

Принудительные (ручные) блокировки дифференциала — водитель из кабины посредством привода может их заблокировать или разблокировать дифференциал при необходимости.
По способу включения они подразделяются на блокировки с механическим приводом (трос, рычаг), а также с пневматическим, вакуумным, гидравлическим или электромагнитным приводом.

Автоматические (самоблокирующиеся, саморазблокирующиеся) дифференциалы способны без вмешательства водителя обеспечить блокирование (или разблокирование) ведущих колес одной оси, если возникает перекос в величине передаваемого на эти колеса крутящего момента.
К таким блокировкам относятся шестеренные, винтовые (червячные) и шариковые самоблокирующиеся дифференциалы, а также дисковые и кулачковые дифференциалы повышенного трения.

Автоматические электронные блокировки дифференциала применяются на современных автомобилях, оборудованных электронными системами управления (ЭСУ). Как правило, эти блокировки являются частью систем управления движением автомобиля.
В большинстве своем их принцип работы основан на сравнении скорости вращения колес ведущего моста посредством специальных датчиков (например, используемых в ABS). Сигналы датчиков поступают в электронный блок управления, который определяет насколько необходимо притормозить буксующее колесо, тем самым увеличивая крутящий момент, передаваемый на второе колесо.

Блокировка дифференциала может быть эффективной (мягкой) при выравнивании скорости вращения ведущих колес по мере нарастания разности тяговых усилий под ними. Такая блокировка может быть реализована путем автоматического торможения пробуксовывающего ведущего колеса. Такое торможение буксующего колеса можно реализовать с помощью ABS дополненной функциями автоматической электронной блокировки дифференциала — EDS (или ЭБД).

Для реализации автоматической блокировки дифференциала (рис. 1) гидравлические магистрали колес ведущей оси, по которым подается тормозная жидкость от главного тормозного цилиндра (ГТЦ) к колесным тормозным цилиндрам (КТЦ), оснащаются дополнительными нормально открытыми впускными клапанами (ВпД), а магистрали, по которым жидкость обратно отводиться в случае срабатывания ABS оснащаются дополнительными нормально закрытыми выпускными клапанами (ВыпД).
Когда система находится в статическом состоянии (функции ABS и EDS не исполняются или происходит торможение без ABS), дополнительный выпускной электрогидравлический клапан (ЭГК) – ВыпД закрыт, а впускной – ВпД открыт.

Рис. 1. Схема 4-х канальной ABS с дополнительными функциями ASR и EDS:
1. 4 – колесные тормозные цилиндры; И – испаритель; Н – накопитель; Вп-1. 4 – впускные ЭГК АБС; Вып-1. 4 – выпускные ЭГК АБС; ОК – обратный клапан; ВпД-1-2 – впускные дополнительные ЭГК ЭБД; ВыпД-1-2 – выпускные дополнительные ЭГК ЭБД; КОД – клапан ограничения давления

Читать еще:  Дополнительное оборудование бкм 317

При пробуксовке одного из ведущих колес на малых скоростях движения автомобиля (до 40 км/ч) или при его старте, когда например, колесо 1 (рис. 1) находится на дорожном покрытии с низким коэффициентом сцепления, а колесо 2 имеет хорошее сцепление, начинает работать дифференциал.
При этом колесо 1 – буксует, а колесо 2 имеет меньшею угловую скорость (остается на месте, не вращаясь), реализуя недостаточный крутящий момент для продолжения движения (начала движения) автомобиля из-за пробуксовки колеса 1.

В ЭБУ с датчиков частоты вращения колес (КД-1, КД-2) поступают соответствующие рассогласованные сигналы, где после их оценки, система переходит в режим электронной блокировки дифференциала (когда скорости вращения ведущих колес отличаются более чем на 1,5 об/с).
По управляющему сигналу, ЭБУ (рис. 2) замыкает реле ГН, вводя его в работу и реле ЭМК, подключая их к «плюсу». И в зависимости от того, какое колесо необходимо притормозить (колесо 1) подключается «минус» соответствующих дополнительных клапанов: ВпД-1 – закрывается, ВыпД-1 – открывается.

ГН повышает давление тормозной жидкости в КТЦ, тем самым колесо 1 притормаживается, его угловая скорость снижается, возникает реактивный момент в дифференциале, который схож с механической блокировкой – происходит «мягкая» блокировка дифференциала вследствие чего колесо 2 реализует крутящий момент на дороге с лучшими сцепными свойствами.

По мере уравнивания скоростей вращения колес, колесо 1 будет растормаживаться, и при допустимом рассогласовании сигналов скоростей ЭБУ отключит реле РЭМК и РГН (рис. 2).
Для понижения и стабилизации давления в системе предусмотрен клапан ограничения давления.

Рис. 2. Электрическая схема 4-х канальной ABS с функциями ASR и EDS:
КЛ-П – контрольная лампа EDS; СЗМ – сигнал заданного момента (на ЭБУ двигателя); СФМ – сигнал фактического момента (от ЭБУ двигателя); СФЧВ – сигнал фактической частоты вращения (от ЭБУ двигателя); САКП – сигнал управления автоматической коробкой передач; ВПЗС – выключатель ПЗС

Наличие автоматической электронной блокировки дифференциала позволяет увеличить тяговое усилие на ведущих колесах автомобиля в 5-6 раз.

Блокировка межосевого дифференциала: что это такое

В современных автомобилях есть немало узлов и агрегатов, которые имеются во всех моделях всех марок. Одним из них является дифференциал. Он необходим для того, чтобы обеспечить разную угловую скорость колес, расположенных при повороте на внешнем и на внутреннем его радиусе. У полноприводных автомобилей есть еще межосевой дифференциал, который в большинстве случаев оснащен блокировкой.

В данной статье мы расскажем о том, что такое межосевой дифференциал, для чего нужна блокировка межосевого дифференциала и каких основных типов она бывает.

Что такое межосевой дифференциал

В любом автомобиле есть как минимум один дифференциал. Такое устройство делит крутящий момент, поступающий в него с входного вала, между полуосями передающими его на каждое из ведущих колес. Полноприводный автомобиль (то есть имеющий четыре ведущих колеса) оснащается как минимум двумя дифференциалами, по одному на каждую пару. В большинстве случаев на них устанавливается еще один, межосевой, который имеет возможность блокирования.

Необходимость использования межосевого дифференциала на автомобилях с полным приводом вызвана тем, что им приходится передвигаться в достаточно сложных условиях, часто по неровной местности. В таких случаях на разные оси автомобиля создается разное давление и поэтому необходимо производить распределение между ними крутящего момента.

Для чего нужна блокировка межосевого дифференциала

Следует заметить, что у любого дифференциала (в том числе и межосевого) наряду с его главным достоинством, состоящим в обеспечении разделения крутящего момента, есть и один существенный недостаток. Он является прямым следствием преимущества и заключается в том, что если колеса одной из осей начинают буксовать, то именно на них дифференциалом передается больший крутящий момент. Это существенно понижает проходимость автомобиля, что совершенно недопустимо для внедорожников. По этой причине практически все межосевые дифференциалы, устанавливаемые на них, оснащаются функцией блокировки.

Когда она включена, то на обе оси автомобиля передается одинаковый крутящий момент. Благодаря этому на те колеса, которые не пробуксовывают, транслируется такое же усилие, что и на пробуксовывающие. Это необходимо для того, чтобы машина могла миновать «скользкое место».

Читайте также: Кроссовер — что это такое.

Разновидности блокировок межосевого дифференциала

В современных внедорожниках реализовывается два типа блокировки межосевого дифференциала: ручная и автоматическая. Оба они предполагают или полное, или частичное выключение узла. Чаще на автомобилях повышенной проходимости устанавливаются автоматические блокировки межосевых дифференциалов. Существует три их основных разновидности:

  • Блокировка с вискомуфтой;
  • Блокировка типа Torsen;
  • Блокировка с фрикционной муфтой.

Каждый из этих видов блокировки имеет свои конструктивные особенности и преимущества.

Блокировка с вискомуфтой

Такая разновидность блокировки межосевого дифференциала является на сегодняшний день наиболее распространенной. Она построена по симметричной планетарной схеме, в основе которой лежит взаимодействие между собой конических шестерен. Одним из важнейших элементов ее конструкции является наполненная масляной воздушно-силиконовой смесью герметично закрытая полость. Она связана с полуосями посредством двух отдельных пакетов дисков.

Читать еще:  Как классифицируются агрегаты

Если полноприводный автомобиль едет с постоянной скоростью по ровной поверхности, то межосевой дифференциал, снабженный такой системой блокировки, транслирует крутящий момент на переднюю и заднюю ведущие оси в соотношении 50% на 50%. В том случае, если вращение одного из пакетов дисков ускоряется, то за счет повышения давления в герметичной полости вискомуфта начинает блокировать (то есть тормозить) соответствующий пакет. Благодаря этому угловые скорости выравниваются, и, по сути дела, происходит блокировка межосевого дифференциала.

Основными достоинствами такой системы являются простота ее конструкции и невысокая стоимость. Именно эти факторы обусловили широкое распространение вискомуфт в системах блокировок межосевых дифференциалов современных внедорожников. Что касается недостатков такой конструкции, то к ним следует отнести неполное автоматическое блокирование, а также риск перегрева в том случае, если она работает в течение длительного периода времени. Дело в том, что значительная часть передаваемой ей кинетической энергии вращения преобразовывается в энергию тепловую.

Блокировка типа Torsen

Она состоит из таких основных элементов, как корпус, левая и правая полуосевые шестерни, их сателлиты и выходные валы. Специалисты в области автомобилестроения считают, что конструкция блокировки межосевого дифференциала этого типа является на сегодняшний день наиболее эффективной и совершенной.

Основу этого механизма блокировки составляют две пары червячных колес, в каждой из которых есть ведущее и ведомое (они называются полуосевыми и сателлитами). Функционирование этой системы основывается на некоторых особенностях, которые имеют шестерни такого типа. Если все колеса автомобиля имеют одинаковое сцепление с поверхностью, то дифференциал работает в штатном режиме. Как только одно из них начинает по тем или иным причинам вращаться быстрее остальных, то сателлит, связанный с ним, пытается начать вращение в обратную сторону. Вследствие этого происходит перегрузка червячной шестерни, а выходные валы блокируются. «Высвободившийся» крутящий момент переходит на другую ось, в результате чего его значения уравниваются.

Важнейшими преимуществами блокировки межосевого дифференциала типа Torsen являются очень высокая скорость срабатывания и широкий диапазон значений переброски вращающего момента с оси на ось. Кроме того, такая блокировка не перегружает тормозную систему автомобиля. Основным недостатком такой конструкции ее сложность.

Блокировка с фрикционной муфтой

Главной отличительной особенностью такой системы является то, что она предполагает возможность как автоматической, так и ручной блокировки межосевого дифференциала. Конструктивно она очень похожа на системы с вискомуфтой, только вместо последней в ней установлены фрикционные диски.

При плавном движении автомобиля угловые скорости между его ведущими осями распределяются равномерно. Если одна из полуосей ускоряется, то фрикционные диски сближаются, сила трения между ними увеличивается, в результате чего происходит притормаживание полуоси.

Системы блокировки межосевых дифференциалов, устроенные на основе фрикционных муфт, на серийных автомобилях практически не применяются. Она достаточно сложна по своей конструкции, к тому же имеет невысокий ресурс из-за того, что рабочие элементы (фрикционные диски) быстро изнашиваются. Кроме того, устройства блокировки с фрикционными муфтами требуют частого обслуживания.

Читайте также: Что такое паркетник и чем он отличается от внедорожника.

Видео на тему




Виды блокировок дифференциала

Блокировка дифференциала – это дополнительное конструктивное решение, позволяющее компенсировать его основные недостатки. Если на сухой ровной дороге дифференциал обеспечивает безопасное маневрирование и комфорт, то при выезде на пересеченную местность или во время движения по скользкому дорожному покрытию он может вообще лишить автомобиль возможности передвигаться. Чтобы этого не происходило, необходимо ограничить функциональность узла или полностью отключить его на некоторое время. Но методы блокировки дифференциала настолько разнообразны, что нужно рассмотреть основные из них по отдельности.

Главный недостаток дифференциала

Дифференциал служит для распределения крутящего момента, поступающего от главной передачи, между полуосями ведущих колес. Крутящий момент постоянен, но соотношение его величины на ведущих колесах в определенных ситуациях должно быть различным.

Эта функция важна, когда автомобиль входит в поворот: внешнее колесо движется по большему радиусу и, соответственно, проходит за равный промежуток времени больший путь, чем внутреннее колесо. Чтобы «успеть» это сделать, угловая скорость внешнего колеса на время прохождения поворота должна повышаться.

Из-за смены направления движения центр тяжести автомобиля смещается в сторону поворота. В результате увеличивается сила сопротивления качению, и внутреннее колесо оказывается под большей нагрузкой, чем внешнее. Оно снижает скорость, дополнительно нагружая свою полуось.

На этом этапе в корпусе дифференциала из-за снижения угловой скорости более нагруженной полуоси внутреннего колеса начинают вращаться сателлиты. Они сообщают больший крутящий момент второй полуоси. Внешнее колесо повышает угловую скорость пропорционально тому, насколько ее снизило внутреннее колесо. Благодаря точному соотношению угловых скоростей машина проходит поворот плавно, без прыжков и пробуксовки.

Тот же принцип распределения крутящего момента действует в ситуации, когда одно из колес буксует в грязи, на льду или попадает на ухаб. Оно получает больший крутящий момент, ослабляя тяговую мощность колеса, находящегося в хорошем сцеплении с дорогой. Критическая ситуация может возникнуть при распределении в процентном соотношении 0% к 100%: автомобиль перестанет двигаться.

Чтобы машина сдвинулась с места, необходимо перераспределить крутящий момент, сообщив большее его значение нагруженному колесу. При работающем дифференциале сделать это невозможно. Поэтому его частично или полностью блокируют.

Читать еще:  Характеристики всех моделей

Типы блокировки

Блокировать работу механизма можно методом прямого соединения его корпуса с нагруженной полуосью или ограничив возможность сателлитов вращаться.

Блокировка имеет следующие виды:

  1. Полная: величина передаваемого крутящего момента достигает 100 %. Детали узла соединяются жестко, лишая его возможности выполнять свои функции.
  2. Частичная: крутящий момент в определенном соотношении распределяется дифференциалом принудительно и за счет ограничения работы его составных частей.

Ручная блокировка дифференциала полноприводного автомобиля

В зависимости от степени участия водителя, блокировка дифференциала может производиться в ручном или автоматическом режиме:

  1. Принудительную блокировку выполняет водитель по мере необходимости (ручная блокировка). Для этого используют кулачковый дифференциал.
  2. Самоблокирующийся дифференциал накладывает ограничения на работу автоматически (автоматическая блокировка). Необходимость блокировки и ее степень определяются разностью крутящих моментов на полуосях ведущих колес или их угловых скоростей. Некоторые разновидности таких систем используют датчик блокировки дифференциала.

Виды блокирующих устройств

Устройство блокировки узла зависит от его типа и применяемого механизма. Различный функционал накладывает ограничения и определяет возможность использования в межколесных или межосевых дифференциалах.

Кулачковое блокирующее устройство

Принудительная блокировка ручным способом осуществляется кулачковой муфтой (на рис. выделена желтой окружностью). Муфта выполняет полную блокировку механизма, жестко соединяя его корпус с нагруженной полуосью.

Кулачковый дифференциал приводят в действие следующие виды приводов:

  1. механический;
  2. гидравлический;
  3. пневматический;
  4. электрический.

Они включаются с помощью рычажного механизма или специальной кнопки на приборной панели (для электропривода).

Благодаря универсальности кулачковый дифференциал применяют на межосевых межколесных механизмов.

Самоблокирующийся дифференциал и его разновидности

Устройство самоблокирующегося (автоматического) дифференциала использует принцип повышения сил трения при изменении условий нагрузки на полуоси ведущих колес. Поэтому его другое название – “дифференциал повышенного трения” или LSD (Limited Slip Differential).

Червячный дифференциал повышенного трения Torsen

Самоблокирующийся дифференциал имеет четыре основные разновидности, зависящие от способа увеличения трения:

  1. дисковый;
  2. червячный;
  3. вискомуфта;
  4. электронная блокировка.

Дисковый механизм

Дифференциал повышенного трения, в котором применяется дисковая муфта, использует принцип автоматической блокировки при изменении угловых скоростей полуосей: чем больше их разность, тем выше степень перераспределения крутящего момента.

Дисковый дифференциал

В LSD этого вида трение создается между пакетами фрикционных дисков. Один фрикционный пакет имеет жесткое соединение с чашкой дифференциала, другие – с полуосями.

При равных скоростях вращения ведущих колес фрикционные пакеты вращаются с одинаковой скоростью. Когда угловая скорость меняется, диски ускоряющейся полуоси передают часть крутящего момента на другую полуось (частичная блокировка) за счет увеличивающейся силы трения с фрикционным пакетом корпуса (чашки).

Степень сжатия в дисковом дифференциале бывает постоянная (осуществляемая пружинами) или переменная (регулируемая гидроприводом).

Червячный механизм

Сателлиты и полуоси, имеющие в качестве привода червячную передачу, нашли широкое применение для создания LSD, который блокируется за счет разности крутящих моментов.

Такая система LSD с червячным приводом называется Torque Sensing (чувствительность к крутящему моменту) или сокращенно – Torsen. Принцип работы червячного механизма предельно прост: повышение крутящего момента на одной полуоси приводит к частичной блокировке и его передаче на другую полуось. При этом никаких дополнительных систем или узлов не требуется: червячный узел является изначально самоблокирующимся за счет свойств привода, в котором червячную шестерню не могут приводить в движение другие шестерни.

Червячный привод используют в межколесных и межосевых дифференциалах различных типов машин.

Вискомуфта

Вискомуфта состоит из набора близко размещенных между собой перфорированных дисков, помещенных в герметичный корпус с силиконовой жидкостью, которые соединены с чашкой и приводным валом.

Вискомуфта

При равенстве угловых скоростей узел работает в обычном режиме. Его блокировка происходит, когда скорость вращения вала увеличивается: диски, расположенные на нем, увеличивают скорость вращения и, перемешивая силикон, приводят к его затвердеванию. Диски чашки принимают и передают крутящий момент на другой вал, усиливая его тяговую мощность.

LSD, функции блокировки в котором выполняет вискомуфта, имеет большие габаритные размеры и применяется в межосевых дифференциалах. Также вискомуфта может работать в полноприводном автомобиле в качестве дифференциала, полностью выполняя его функционал.

Но у нее есть серьезный недостаток: возможный перегрев и периодическая несовместимость с системой ABS. Это привело к тому, что в современных автомобилях вискомуфта используется крайне редко.

Электронная блокировка

Дифференциал повышенного трения, в котором используется система электронной блокировки, реагирует на изменение угловых скоростей ведущих колес.

Управление дифференциалом производится с помощью программного обеспечения. В случае увеличения скорости вращения одного колеса в тормозной системе создается давление, и его скорость снижается. При этом тяговая мощность становится выше, а крутящий момент передается на другое колесо.

Таким образом,дифференциал не оснащается дополнительными элементами и не блокируется, то есть не является LSD по сути. Перераспределение крутящего момента и выравнивание угловых скоростей производится под действием тормозной системы, которая программно управляется антипробуксовочной системой.

Подведем итог

Блокировка дифференциала – важная функция, обеспечивающая безопасность движения и улучшающая управляемость автомобиля в критических ситуациях. Возможность автоматически заблокировать буксующее колесо или ось освобождает водителя от дополнительных действий при смене дорожного покрытия.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector