Система электронной блокировки дифференциала (EDS)

Дифференциал ведущего моста автомобиля предназначен для перераспределения крутящего момента двигателя между правым и левым ведущими колесами. Плантетарный механизм дифференциала позволяет ведущим колесам, оставаясь под равномерной нагрузкой, вращаться с неодинаковой скоростью при прохождении автомобилем крутых поворотов. Это повышает устойчивость движения и защищает колесную резину от чрезмерного износа.

При движении автомобиля по сухой дороге в прямом направлении дифференциал работает как обычный понижающий редуктор и ведущие колеса вращаются с одинаковой скоростью.

Но наряду с положительными качествами дифференциал обладает и отрицательными: он является причиной значительного падения тягового усиления и потери устойчивости движения при страгивании автомобиля с места или при езде по скользкой дороге. В этих условиях ведущее колесо, которое имеет меньшее сцепление с дорогой, начинает пробуксовывать, т.е. вращаться быстрее всех остальных. Особенно отчетливо это проявляется, если автомобиль попал в грязь, в глубокий снег, в пески или на обледенелый участок дороги. Тогда при попытке начать движение одно колесо вращается, а другое стоит на месте. Но более опасна ситуация, когда на асфальтированной обледенелой дороге встречается поворот, подъем или уклон. В этом случае увеличение или уменьшение оборотов двигателя посредством педали газа могут привести к развороту автомобиля поперек движения или к его сносу в совершенно непредсказуемую сторону.

Механический дифференциалЧтобы в указанных тяжелых дорожных условиях обеспечить одновременное и равномерное вращение ведущих колес, на грузовых автомобилях применяют механическую блокировку дифференциала заднего ведущего моста. При механической блокировке происходит жесткая фиксация полуосей относительно главной шестерни планетарного механизма и колеса начинают вращаться с одинаковой скоростью. Однако механическая блокировка имеет три принципиальных недостатка: с ее помощью нельзя блокировать дифференциал переднего ведущего моста; конструктивное исполнение механической блокировки — достаточно сложное техническое мероприятие; но главное — в управление механической блокировкой невозможно ввести обратную связь от степени нагрузки каждого ведущего колеса в отдельности.

Последнее обстоятельство есть следствие того, что после включения механической блокировки ведущие колеса не могут вращаться с различной скоростью, т.е. при включенной механической блокировке невозможно осуществить автоматическое перераспределение крутящего момента двигателя между правым и левым ведущими колесами.

Для того чтобы блокировка дифференциала была более эффективной, она должна быть мягкой, т.е. выравнивать скорости вращения ведущих колес не жесткой сцепкой полуосей, как при механической блокировке, а по мере нарастания разности тяговых усилий под ведущими колесами. Такую блокировку дифференциала можно реализовать с помощью автоматического притормаживания того ведущего колеса, которое за счет пробуксовки начинает вращаться быстрее всех остальных.

При этом автоматика управления должна быть достаточно быстродействующей, чтобы не допускать излишнего затормаживания управляемого колеса. Этим требованиям в полной мере отвечает система автоматической антиблокировки колес (система ABS), дополненная функциями автоматической блокировки дифференциала (EDS).

Для реализации автоматической блокировки дифференциала с помощью системы ABS достаточно гидромагистраль «L», по которой подается тормозная жидкость от главного тормозного цилиндра (ГТЦ) через центральный исполнительный механизм (ЦИМ) к колесным тормозным цилиндрам (КГЦ), отключить от ГТЦ и через редукционный клапан (РК) подсоединить к автономному гидронагнетателю (АГН), а в ЭБУ-Т предусмотреть функцию торможения буксующего колеса не от ГТЦ, а от АГН. Тогда ГТЦ будет работать только в системе ABS, а АГН — только в системе EDS. Переключение тормозной системы с функций ABS на функции EDS реализуется с помощью поршня (ПВ) дополнительного гидроклапана (ДГК) с электроуправлением сигналом S от ЭБУ-Т.

В реальных вариантах исполнения автономный гидронагнетатель АГН одновременно является и гидроусилителем тормозов. В этом случае в систему добавляется еще один дополнительный электрогидрок-лапан (ДГК) для переключения гидронагнетателя АГН. Давление а АГН поддерживается постоянным вначале за счет напора на упругую диафрагму (УД) со стороны пневморес-сивера (ПР), наполненного азотом под высоким давлением (не менее 160 бар). Когда тормозной жидкости в АГН становится мало, упругий виток монометрического выключателя (ММК) сворачивается, контакты KB включают электродвигатель (ЭД) гидронасоса высокого давления (НВД) и начинается перекачка тормозной жидкости из резервного бачка (РБ) в полость АГН.

Когда давление в АГН поднимается до нормы, упругий виток ММК снова распрямляется и контакты KB выключают электродвигатель наноса.

В результате работы системы EDS возникает реактивный момент в дифференциале, который по проявлению схож с механической блокировкой. При этом колесо, имеющее лучшее сцепление с дорогой, способствует увеличению тягового усиления автомобиля. Наличие электронной блокировки дифференциала увеличивает тяговое усилие в 5-6 раз.

Материалы: http://carsaround.ru/sistema-elektronnoj-blokirovki-differenciala-eds.html

Современные автомобили оборудованы огромным количеством различных электронных систем, каждая из которых разрабатывается для того, чтобы обеспечить лучшее и более безопасное управление транспортным средством. Одной из таких систем является EDL – система автоматической блокировки дифференциала.

Данная система довольно распространена. Она разработана специально для того, чтобы предотвращать пробуксовку ведущих колес автомобиля в момент начала движения с места. Также EDL помогает при разгоне на различного рода скользких поверхностях, ускорении на прямой трассе и во время опасных скоростных поворотов. Основной принцип работы – влияние на тормозную систему и принудительное подтормаживание ведущих колес машины. Что интересно, название системы полностью соответствует аналогичной функции, которой обладает дифференциал автомобиля.

EDS – сложная система, которая срабатывает в моменты, когда одно из ведущих колес во время движения начинает сильно или незначительно, но вне пределов нормы, проскальзывать на дороге. Проскальзывающее колесо моментально подтормаживается системой блокировки дифференциала, после чего на нем в течение всего пары мгновений начинает увеличиваться крутящий момент до нужного уровня. При этом важно понимать, что ведущие колеса автомобиля сегодня по конструкции соединены симметричным видом дифференциала, а значит, во время принудительного подтормаживания на одном колесе, второе, находящееся с ним в связке, получает увеличение крутящего момента. На данный момент эффективная работа системы EDS достигается только на скорости от нуля до восьмидесяти километров в час.

Как и многие другие системы безопасности, EDS работает в связке с другими электронными программами автомобиля. В частности, мы говорим об противоблокировочной системе тормозов. Если сравнивать EDS с ABS, то в первом случае система имеет ряд преимуществ. К примеру, она может в автономном режиме, без вмешательства водителя, управлять давлением в системе тормозов автомобиля. Все это осуществляется с помощью работы сразу нескольких элементов: насоса обратной подачи и электромагнитных клапанов, непосредственно связанных с ведущими колесами. Также не стоит забывать, что управление тормозной системой идет через основной блок управления ABS, с помощью которого программа может вмешиваться в работу двух клапанов: переключающего и отвечающего за высокое давление.

Все программное обеспечение, требуемое для корректной и эффективной работы системы автоматической блокировки дифференциала, находится в блоке управления ABS. Более того, все больше производителей автомобилей предлагают в базовых комплектациях компиляцию антипробуксовочной системы и EDS, что позволяет достигать поистине поразительных результатов в работе с тормозной системой автомобиля.

Как и большинство систем безопасности в автомобиле, которые используют компьютерные программы и получают данные с различных датчиков, EDS работает по определенному циклу. Обычная цикличная работа состоит из трех пунктов:

• программа увеличивает давление;
• программа сдерживает давление;
• программа полностью сбрасывает давление.

Для того чтобы определить, что одно из ведущих колес автомобиля находится в фазе пробуксовки, система автоматической блокировки дифференциала использует связь с датчиками, которые дают определенные сигналы о том, как вращаются колеса в тот или иной момент движения. Если есть данные о том, что одно из колес пробуксовывает, EDS через блок управления ABS дает сигнал на закрытие клапана переключения и открытие клапана, отвечающего за подачу высокого давления. В это же время в работу включается насос обратной подачи, который используется для того, чтобы создавать давление в системе тормозных цилиндров. Таким образом довольно быстро достигается эффект увеличения давления тормозной жидкости, что приводит к полному торможению или частичной приостановке «проблемного» ведущего колеса автомобиля.

Далее следует второй этап работы EDS. После того, как тормозные усилия распределены правильным образом, чтобы полностью предотвратить эффект пробуксовки, система блокировки дифференциала входит в стадию удержания давления. Если не вдаваться в подробности, то за это отвечает насос обратной подачи. Для удержания давления достаточно просто отключить его, чем в автономном режиме на втором этапе и занимается система EDS.

После полного нивелирования эффекта пробуксовки, системе требуется организовать экстренный сброс давления в тормозной системе. Немаловажно, что при этих действиях, оба клапана, переключающий и впускной, должны быть открыты. Естественно, управление ими также производится в автоматическом режиме через программу в блоке ABS.

Важно понимать, что не всегда этого цикла достаточно для полноценной борьбы с пробуксовкой. Точнее, не всегда достаточно одного цикла. Поэтому система EDS, продолжая получать данные о том, что показатели сцепления ведущих колес все еще далеки от нормы, может запускать цикл работы снова, что в итоге приводит к стабилизации автомобиля. Стоит отметить, что такой же принцип работы сегодня можно наблюдать у системы ETS, разработанной Мерседесом и применяемой на всех серийных моделях этой марки.

Материалы: http://servicing-auto.ru/sistema-blokirovki-differenciala-edl/

Главной особенностью свободного дифференциала можно назвать то, что в случае пробуксовки какого-то колеса на другое будет передаваться крутящий момент, достаточный для полноценного движения. Блокировка дифференциала на УАЗ позволяет повысить значение крутящего момента на нужном колесе, а также обеспечить гораздо более эффективное сцепление.

Для обеспечения блокировки нужно выполнить одно из двух возможных действий:

• ограничение возможности вращения сателлитов;
• объединение одной из полуосей с корпусом дифференциала.

В зависимости от степени, блокировка дифференциала на УАЗ и других автомобилях может быть частичной или же полной. Последний вариант предусматривает довольно жесткое соединение комплектующих, когда крутящий момент можно было бы полностью передать на колесо, предоставляя гораздо более эффективное сцепление.

Частичная блокировка дифференциала на УАЗ отличается тем, что ее использование имеет ограниченную величину передаваемого усилия между комплектующими и, соответственно, повышается крутящий момент на колесе с более эффективным сцеплением.

Степень роста крутящего момента на свободных колесах определяется коэффициентом блокировки. Иными словами, коэффициентом отображается отношение момента свободного колеса к тому значению, которое присутствует на буксующем. При этом нужно правильно понимать, что для полностью свободного симметричного дифференциала коэффициент равен 1, потому что крутящие моменты всегда равны на колесах, но блокировка дифференциала на УАЗ и других автомобилях поднимает его значение до 3-5. Последующее увеличение коэффициента является крайне нежелательным, так как довольно часто приводит к неисправности различных элементов трансмиссии.

В наше время на современных автомобилях используется как блокировка межколесного дифференциала, так и блокировка межосевых элементов. При этом в полноприводных автомобилях ее зачастую не производят, так как это может негативно сказаться на управляемости.

Блокировка межколесного дифференциала осуществляется автоматически или принудительно. Последний вариант предусматривает обязательную подачу команды со стороны водителя, в связи с чем ее также называют ручной. Автоматическая же или электронная блокировка дифференциала выполняется при использовании специализированных технических устройств.

На сегодняшний день одним из самых действенных способов увеличения проходимости считается именно блокировка дифференциала на УАЗ. ДАК и другие системы устанавливаются сегодня в любые современные автомобили, которые изначально предназначены для активной эксплуатации в условиях бездорожья.

Блокировка дифференциала, как и любые другие технические решения, отличается своими особенностями, и для того, чтобы понять, когда же лучше использовать блокировку, для начала следует разобраться с основными принципами ее реализации, а также определить, что же изменяется в случае блокировки этого механизма.

Наиболее эффективной пневматическая блокировка дифференциала на УАЗ, как и другие аналогичные системы, становится в тех условиях, когда присутствует слишком большая разница в силе сцепления колес. Таким образом, максимальная эффективность блокировки достигается тогда, когда одно колесо полностью оторвано от опорной поверхности, что является довольно частым явлением в процессе переезда через различные гребневые препятствия.

Также стоит отметить тот факт, что гидравлическая блокировка дифференциала на УАЗ обеспечивает гораздо более высокую проходимость при наличии неравномерного распределения веса между колесами моста, к примеру, когда колеса с одной стороны оказались в глубокой глинистой колее, в то время как другая сторона все еще едет выше по сухой поверхности. Соответственно, чем меньшей будет разница силы сцепления колес моста, тем менее эффективным будет и использование блокировки.

Межосевой дифференциал блокируется в основном только в том случае, если присутствует очень существенная разница в силе сцепления колес заднего и переднего мостов. К примеру, когда в процессе разворота автомобиля какое-то колесо оказалось в канаве с водой, в то время как все остальные продолжают оставаться на сухой местности. В стандартных условиях часто случается так, что при буксировании какого-то одного колеса значительно снижается тяговая сила и всех остальных.

У опытных путешественников есть предельно простое правило – перед тем, как съезжать на бездорожье, нужно включать блокировку межосевого дифференциала, при этом задний межколесный элемент блокируется при преодолении каких-либо участков тяжелого бездорожья, в то время как передний – только в исключительных случаях и только когда предусматривается прямолинейное движение.

При этом нужно правильно понимать, что блокировка дифференциала «СПРУТ» на УАЗ, как и другие системы, не увеличивает общую силу сцепления колес с дорожным полотном, а только предоставляет определенному колесу возможность полноценного использования этой силы для создания необходимого тягового усилия.

Такая блокировка осуществляется в основном при использовании специальной кулачковой муфты, обеспечивающей довольно жесткое соединение корпуса данного элемента с одной из полуосей. Кулачковая муфта замыкается при помощи специализированного гидравлического, механического, пневматического или же электрического привода.

Механический привод обеспечивает объединение тросов, рычагов или же полноценной системы, включающей в себя оба этих элемента. В таком случае принудительная блокировка дифференциала на УАЗ может осуществляться водителем путем перемещения рычага в правильное положение во время того, когда автомобиль находится в неподвижном состоянии.

В гидравлический привод входят рабочие и основные цилиндры. В качестве исполнительного элемента такого привода используется специализированный пневмоцилиндр. Электронная блокировка дифференциала, то есть принудительный тип с использованием электрического привода предусматривает использование электронного двигателя для замыкания муфты. Включение же блокировки осуществляется посредством нажатия отдельной кнопки, расположенной на приборной панели автомобиля.

Жесткую принудительную блокировку используют для того, чтобы обеспечить более простое прохождение сложных участков, а после этого обязательно отключают. В основном ее принято использовать, когда осуществляется самодельная блокировка дифференциала на УАЗ и других полноприводных автомобилях.

Самоблокирующийся дифференциал представляет собой своеобразную золотую середину между полностью свободным и полностью блокированным дифференциалом, так как с его помощью реализовываются возможности обоих вариантов.

Всего различается два основных типа таких устройств: блокирующиеся от разности угловых скоростей колес и крутящих моментов. Последние включают в себя дисковый дифференциал, систему с вязкостной муфтой и электронную блокировку. Блокировка осуществляется в зависимости от разницы крутящих моментов.

Установка блокировки дифференциала на УАЗ осуществляется путем монтажа простейшего дискового симметричного устройства с добавлением одного или же двух пакетов фрикционных дисков. Определенная часть таких дисков имеет жесткую связь с корпусом устройства, в то время как другая связана с полуосью.

Принцип действия, который используется в дисковом дифференциале повышенного трения, полностью основывается именно на силе, образующейся из-за разности скоростей вращения каждой полуоси.

В процессе прямолинейного движения корпуса полуоси и дифференциала будут вращаться с абсолютно одинаковой скоростью, а фрикционный пакет будет вращаться как единый элемент. Если увеличить частоту вращения какой-то конкретной полуоси, та часть дисков, которая ей соответствует, также будет вращаться быстрее, причем между дисками будет появляться сила трения, препятствующая возможности увеличения частоты вращения. Крутящий момент на свободном колесе непрерывно увеличивается, чем и обеспечивается частичная блокировка дифференциала на УАЗ «Патриот» или любом другом автомобиле.

Степень сжатия фрикционных дисков может быть переменной или фиксированной, и для реализации каждого варианта требуются свои устройства. Установка блокировки дифференциала на УАЗ с фиксированной степенью сжатия реализуется при помощи специальных причин постоянной жесткости, в то время как переменная степень обеспечивается за счет применения гидравлического привода.

Дисковый дифференциал используется в виде межколесного в большинстве спортивных автомобилей, а также в машинах с повышенной проходимостью.

Данный элемент представляет собой набор перфорированных дисков, расположенных недалеко друг от друга, определенная часть которых имеет жесткое соединение с корпусом дифференциала, в то время как остальные объединены с приводным валом. Все диски размещены в герметичном корпусе, полностью заполненном вязкой силиконовой жидкостью.

В процессе вращения корпуса дифференциала с приводным валом на одной скорости блок установленных дисков будет вращаться как единое целое, а если скорость вращения приводного вала будет увеличиваться, будет также быстрее вращаться и соответствующая ему часть дисков, попутно перемешивая залитую силиконовую жидкость. Сама же жидкость, таким образом, постепенно затвердевает, чем и обеспечивается блокировка дифференциала на УАЗ «Патриот» и других аналогичных автомобилях. Когда равенство скоростей восстанавливается, жидкость снова теряет свои свойства и происходит разблокировка муфты.

В связи с тем, что сам по себе такой элемент отличается довольно крупными габаритами, его принято использовать в основном только для обеспечения блокировки межосевого дифференциала. Также использование вязкостной муфты нередко встречается и самостоятельно, когда ее подключают к системе автоматического полного привода.

Из-за особенностей своей конструкции вязкостная муфта отличается инерционностью, а также склонностью к чрезмерному нагреву, а в случае торможения возникает конфликт с антиблокировочной тормозной системой. Именно поэтому, вне зависимости от того, установлена автоматическая или принудительная блокировка дифференциала на УАЗ, использование такого варианта не рекомендуется и практически нигде не применяется, за редким исключением.

Электронная блокировка представляет собой отдельную функцию специализированной антипробуксовочной системы. Ее реализация осуществляется посредством автоматического торможения буксующего колеса, что сопровождается активным ростом силы тяги на нем. В связи с этим на том колесе, у которого более эффективное сцепление, начинает увеличиваться крутящий момент.

Червячный самоблокирующийся дифференциал позволяет обеспечить полностью автоматическое блокирование, что зависит от разности между крутящими моментами на полуоси и корпусе. В случае проскальзывания колеса, сопровождающегося снижением крутящего момента, осуществляется блокировка червяного дифференциала с последующим перераспределением крутящего момента на свободное колесо. При этом в данном случае обеспечивается частичная блокировка, степень которой непосредственно зависит от общей величины снижения крутящего момента.

Известными системами такого типа можно назвать Qualife и Torsen. Конструкции таких дифференциалов представляют собой полноценный планетарный редуктор, который состоит из червячных шестеренок, при этом ведущие могут располагаться перпендикулярно или же параллельно полуосям.

Главной особенностью, которая отличает червячные шестерни от аналогов, можно назвать то, что она может заставить вращаться другие шестерни, но при этом сама от других вращаться не может. Червячная шестерня расклинивается, и такое ее свойство применяется для обеспечения частичной блокировки дифференциала. Установить такую систему можно без посторонней помощи. Самодельная блокировка дифференциала на УАЗ и других автомобилях с использованием червячных систем может использоваться как для межосевых, так и для межколесных устройств.

Материалы: http://fb.ru/article/254826/elektronnaya-i-prinuditelnaya-blokirovka-differentsiala-na-uaz