Многодисковая муфта Haldex

Полный привод с муфтой «Haldex»: устройство и принцип действия.

Постоянный полный привод имеет на фирмах Volkswagen уже почти 15- летнюю историю. В моделях Volkswagen передача тягового усилия на задние колеса осуществлялась, среди прочего, посредством вискомуфты.

Система опознавания проскальзывания активизируется при наличии разности в частоте вращения передней и задней осей и затем распределяет тяговое усилие в необходимой пропорции между обеими осями. Применявшаяся до последнего времени на автомобилях Volkswagen вискомуфта опознавала лишь одно проскальзывание, но не причины его возникновения.

С разработкой муфты «Haldex» был сделан гигантский рывок в создании современного полного привода. Муфта «Haldex» регулируема. Посредством компьютера удалось в процессе регулирования работы муфты учитывать дополнительную информацию. Теперь проскальзывание не является единственным решающим фактором распределения тягового усилия; на это оказывают влияние также динамические параметры движения автомобиля. Посредством шины данных CAN компьютер получает информацию от датчиков частоты вращения колес системы АБС и от системы управления двигателем (сигнал от датчика положения педали акселератора).

Таким образом, в компьютер поступает вся необходимая информация о скорости, параметрах движения в поворотах, режимах тяги и торможения двигателем, что дает возможность компьютеру оптимально реагировать на изменения режимов движения.

Преимущества «Халдекс»

• постоянный полный привод с электронным регулированием многодисковой муфты;
• сохранение достоинств переднего привода;
• отсутствие повышенных напряжений в трансмиссии при парковке и маневрировании;
• отсутствие критической чувствительности к наличию различных шин (например, аварийного колеса);
• отсутствие ограничений при буксировке с вывешенной осью;
• возможность неограниченной сочетаемости с системами ABS, EDS, ASR и ESP.

Передача крутящего момента при полном приводе

Новая схема передачи крутящего момента при полном приводе разработана на базе новой многодисковой муфты сцепления для автомобилей на платформе A концерна. Новая муфта представляет собой компактный агрегат, который устанавливается на том же месте, где была вискомуфта, применявшаяся в прежнем приводе. Муфта размещена на картере главной передачи и имеет привод от карданного вала.

Крутящий момент от двигателя передается через коробку передач, главную передачу передней оси и привод передней оси на карданный вал. Карданный вал связан с входным валом муфты. В муфте «Haldex» разъединяется жесткая связь между входным валом и выходным валом на главную передачу задней оси. Передача крутящего момента на главную передачу задней оси может быть осуществлена только через сжатый пакет дисков муфты «Haldex».

Подрамник задней оси выполнен максимально плоским с тем, чтобы по возможности увеличить объем салона. Разнесенное местонахождение пружин подвески и амортизаторов позволяет сохранить характеристики подвески переднеприводного автомобиля и прежнюю ширину салона в задней его части.

Изменения в ходовой части

Применение полного привода потребовало использование новой задней оси и новой подвески задней оси.

Изменения в системе подачи топлива Топливный бак полноприводных автомобилей вследствие наличия более узкого свободного пространства для его размещения имеет другие формы по сравнению с топливным баком переднеприводного автомобиля.

Наличие туннеля в баке обеспечивает необходимое пространство для размещения карданного вала. Поэтому топливный бак как бы состоит из двух частей.

Электорный насос имеет привод от двухступенчатого топливного насоса через сливную магистраль и подает топливо из левой половины бака в подпорный корпус топливного насоса. Датчики запаса топлива G и G169 подключены последовательно. R1 + R2 = Rсуммарн. Показание передается на многофункциональный указатель в приборном щитке.

Многодисковая муфта «Haldex» состоит из элементов, которые могут быть объединены в три основные группы (части).

• Механическая часть
• Гидравлическая часть
• Электрическая часть

Механическая часть состоит из следующих основных возвратно-поступательных и вращающихся деталей. К ним относятся:

• входной вал;
• наружные и внутренние диски;
• ступица;
• роликовые опоры с кольцевыми поршнями;
• выходной вал.

Гидравлическая часть состоит из следующих основных устройств:

• напорные клапана;
• аккумулятор;
• масляный фильтр;
• кольцевые поршни;
• регулировочный клапан.

Электрическая часть состоит из следующих основных устройств:

• топливный электронасос;
• серводвигатель для регулировочного клапана;
• датчик температуры;
• блок управления.

Применение кольцевых сдвижного и рабочего поршня. Выходной вал (на рисунке красного цвета) представляет собой от ступицы до ведущей шестерни единое целое. Внутренние диски связаны с выходным валом через шлицы.

Входной вал муфты (на рисунке синего цвета) связан с карданным валом. При вращении входного вала приходят в движение роликовые опоры для сдвижных поршней и для рабочего поршня, а также наружные диски.

В момент ускорения ведущий вал проворачивается вместе с роликовой опорой сдвижного поршня вокруг еще неподвижной ступицы выходного вала. При этом роликовая опора сдвижного поршня проходит по волнистой поверхности торца ступицы. Возникающие при этом перемещения роликовой опоры вверх-вниз передаются сдвижному поршню. Вследствие этого поршень сдвигается и создает давление масла. Это давление передается через масляный канал на рабочий поршень. Рабочий поршень под давлением масла сдвигается влево по направлению к роликовой опоре и нажимному диску всего пакета дисков. Пакет дисков сжимается. Таким образом возникает связь между входным и выходным валом, тем самым достигается привод всех колес автомобиля.

Механическая часть

При разнице в частоте вращения передней и задней осей корпус наружных дисков поворачивается вместе с роликовыми опорами вокруг выходного вала таким образом, что роликовые опоры сдвижного поршня обкатываются по торцу ступицы. Вследствие волнистой поверхности торца ступицы роликовым опорам сдвижного поршня придается возвратно-поступательное движение, которое в свою очередь сообщается сдвижному поршню, размещенному в корпусе. Для лучшей наглядности ступица представлена только с двумя волнами на торцевой поверхности. В действительности имеется три таких волны. Принцип действия при этом не меняется.

Выходной вал со шлицами для внутренних дисков образует со ступицей и шестерней единое целое. Роликовые опоры на этом рисунке представлены только для лучшей наглядности.

Корпус наружных дисков со шлицами для наружных дисков и роликовыми опорами составляет единое целое с входным валом. Роликовые опоры находятся, как показано на рисунке, в корпусе наружных дисков.

Из-за возвратно-поступательного движения сдвижного поршня возникает давление масла, которые через масляный канал передается на рабочий поршень, который под давлением масла сдвигается влево.

Через роликовые опоры рабочего поршня давление посредством нажимного диска передается на пакет дисков. Муфта включается и обеспечивает механическую связь между передней и задней осями.

Отсутствие давления в гидросистеме Ограничительный клапан определяет величину максимального давления на диски муфты. Отдельные элементы системы представлены на последующих страницах. С процессом создания давления сдвижным поршнем вследствие разности в частоте вращения входного (синего цвета) и выходного вала со ступицей (красного цвета) Вы ознакомились на предыдущих страницах. Давление масла регулируется клапанами. Таким образом, возможно определенное проскальзывание муфты в свободном и почти сжатом состоянии.

Для большей иллюстративности изложения на предыдущих страницах мы познакомили Вас с работой муфты, в которой один сдвижной поршень. В действительности в корпусе муфты таких поршней два, на которые воздействует пара роликовых опор. Поэтому также необходимы два впускных и два напорных клапана.

Гидравлическая часть

Масляный насос включается при частоте вращения двигателя более 400 об/мин. Через сетку насос забирает масло (жидкость для гидросистем) из полостей внутри корпуса муфты, где отсутствует давление масла), и прокачивает масло через фильтр и впускные клапана к сдвижным поршням. Благодаря этому сдвижные поршни подпитываются маслом и одновременно через роликовые опоры прижимаются к ступице и удерживаются в таком состоянии. Одновременно масло через регулировочный клапан и через напорные клапана попадает в рабочий поршень, который также занимает прижатое положение. Кроме того, благодаря наличию предварительного давления выбираются люфты в пакете дисков, что повышает быстродействие муфты. Предварительное давление в 4 бар обеспечивается аккумулятором. Еще одной функцией аккумулятора является выравнивание колебаний давления масла.

Созданное сдвижными клапанами давление масла через напорные клапаны достигает рабочего клапана. Пакет дисков сжимается и осуществляет механическую связь между входным (синим) и выходным (красным) валами. Величина давления на диски определяется регулировочным клапаном. Серводвигатель, управляемый блоком управления муфты, определяет положение регулировочного клапана. Когда регулировочный клапан закрыт, на пакет дисков воздействует максимальное по величине давление. Величина максимального давления определяется ограничительным клапаном.

Регулировочный клапан открыт примерно на одну треть, так что часть масла через аккумулятор сливается в масляный поддон. Поэтому существует ограничение давления, благодаря чему муфта может передать только ограниченный по величине крутящий момент. Таким образом, при определенных режимах движения автомобиля муфта может передавать ограниченное по величине тяговое усилие на заднюю ось.

Регулировочный клапан открыт, так что масло через регулировочный клапан и аккумулятор сливается в поддон. Поэтому в рабочем цилиндре нет давления. Пакет дисков не поджат, передачи крутящего момента нет. Аккумулятор поддерживает в сливной магистрали регулировочного клапана предварительное давление. В сливной магистрали регулировочного клапана имеется предварительное давление (4 бар).

Электрическая часть

Это индуктивный датчик, который установлен с левой стороны двигателя около масляного фильтра. Использование сигнала. Датчик фиксирует положение коленчатого вала по углу его поворота для определения момента зажигания и момента впрыска топлива, а также определяет частоту вращения коленчатого вала.

Частота вращения коленчатого вала Когда двигатель работает, ротор датчика G28 двигается мимо самого датчика, в котором возникает переменный ток, частота которого зависит от частоты вращения двигателя. Частота переменного тока служит для опознавания частоты вращения двигателя блоком управления. Момент зажигания. Для опознавания положения коленчатого вала двигателя на роторе датчика отсутствуют два соседних зуба, что служит в качестве отметки. Последствия отсутствия сигнала При отсутствии сигнала о частоте вращения двигателя невозможен ни пуск двигателя, ни работа двигателя.

Датчик положения педали акселератора G79/G185 служит для передачи информации о намерениях водителя блоку управления двигателем. Датчик дает соответствующий аналоговый сигнал о положении педали акселератора системе Motronic. Для безотказной работы электронного привода акселератора в датчике положения дроссельной заслонки имеется два независимых друг от друга потенциометра G79 и G185.

Блок управления проверяет работоспособность обоих датчиков G79 и G185, характеристики которых различаются (см. графики). Если один из датчиков выходит из строя, работает другой датчик, а на щитке приборов загорается сигнальная лампа K132 о неисправности в управлении дроссельной заслонки. E-Gas: дроссельная заслонка с электрическим приводом Механический привод дроссельной заслонки заменен электронным управлением ею.

Блок управления фирмы «ITT-Automotiv» вместе с гидромодулем выполнен как единая конструктивная группа и расположен слева в моторном отсеке. При включении зажигания происходит самопроверка блока управления. Блок управления состоит из двух компьютерных систем для повышения надежности прибора. Наряду с контролем работы отдельных компонентов АБС обе компьютерные системы контролируют работу одна другой. Использование сигналов электронными устройствами полного привода Посредством шины данных CAN блоку управления муфты «Haldex» подаются сигналы от следующих устройств:

• датчиков частоты вращения колес;
• включателя сигналов торможения;
• включателя по положению рычага стояночного тормоза;
• датчика продольного ускорения.

Если автомобиль оборудован системой стабилизации, то необходимое регулирование этой системой имеет преимущество перед регулированием полного привода. Последствия при отсутствии сигнала При полном отказе блоков управления, что в принципе маловероятно, в распоряжении водителя остается еще обычная тормозная система без регулирования АБС и полного привода.

Датчик частоты вращения колеса определяет изменения скорости колеса и передает эту информацию блоку управления. Этот датчик расположен около фланца оси. На фланце оси размещен ротор датчика таким образом, что он при вращении колеса проходит мимо головки датчика. В местах канавок между зубьями ротора магнитные силовые линии прерываются. Вследствие этого катушка датчика индуцирует синусоидальное переменное напряжение, частота которого зависит от частоты вращения колеса. Блок управления определяет по частоте переменного напряжения частоту вращения колеса. Последствия при отсутствии сигнала:

• Отсутствие регулирования АБС.
• Отсутствие регулирования полного привода.

Отказ датчика частоты вращения одного колеса не вносит ограничений на регулирование полного привода.

Датчик продольного ускорения G249 размещен на правой A-стойке кузова. При включенной муфте «Haldex» передние и задние колеса жестко связаны. Расчет истинной скорости автомобиля ведется по данным датчиков частоты вращения колес и при определенных условиях может дать некорректные результаты при низких значениях коэффициента сцепления и включенной муфте «Haldex».

Замеренная величина продольного ускорения служит для контроля теоретически рассчитанной скорости автомобиля. Последствия при отсутствии сигнала Без дополнительного измерения продольного ускорения при неблагоприятных условиях истинная скорость автомобиля может быть не получена. Наблюдаются отказы в действии системы стабилизации и контроля тяги. Если включается регулирование системой стабилизации, то муфта «Haldex» выключается. Датчик продольного ускорения связан с блоком управления J104 тремя проводами.

Включатель сигналов торможения F расположен у верхней части педали тормоза и закреплен на опоре педали.

Включатель сигналов торможения дает информацию «Тормозная педаль нажата» блоку управления АБС J104. Посредством шины данных CAN блок управления передает информацию блоку управления муфты «Haldex», благодаря чему при торможении последний тотчас же через серводвигатель открывает регулятор давления и в муфте падает давление масла.

Включатель по положению рычага стояночного тормоза F9 размещен снизу рычага стояночного тормоза. Включатель дает информацию «Стояночный тормоз включен» блоку управления АБС J104 и одновременно блоку управления муфты «Haldex» J492. В то время как блок управления АБС передает посредством шины данных «отфильтрованную» информацию блоку управления муфты «Haldex», этот блок получает информацию от включателя по положению рычага стояночного тормоза напрямую. Когда сигнал от этого включателя F9 опознан, муфта «Haldex» выключается.

Датчик температуры муфты «Haldex» G271 расположен около регулировочного клапана в корпусе блока управления муфты «Haldex» и омывается жидкостью для гидросистем.

Температурный датчик определяет действительную температуру жидкости для гидросистем и передает информацию блоку управлению муфты «Haldex». Эта информация служит для коррекции величины проходного сечения сливного отверстия регулировочного клапана в соответствии с изменениями вязкости жидкости для гидросистем.

Если температура жидкости для гидросистем превышает 1000C, в муфту давление не подается. Если температура опять падает ниже 1000C, в муфту снова подается давление. Блок управления укреплен непосредственно на корпусе муфты и составляет вместе с серводвигателем и регулировочным клапаном единый узел.

Блок управления муфты «Haldex» связан через шину данных CAN с блоками управления АБС и двигателя. По сигналам от этих блоков управления блок управления муфты «Haldex» определяет, какое необходимо давление для сжатия пакета дисков муфты. Величина давления на пакет дисков определяет величину передаваемого крутящего момента на заднюю ось.

На автомобилях с автоматической коробкой передач имеет место обмен сигналами через шину данных CAN между блоками управления двигателя и коробки передач.

Серводвигатель питается от блока управления муфты «Haldex» и работает шаговый двигатель. Через небольшое зубчатое колесо по приказу блока управления муфты серводвигатель изменяет высоту подъема регулировочного штифта в регуляторе давления. Изменение высоты подъема штифта ведет к изменению пропускного сечения сливного отверстия в регуляторе давления, что и определяет величину давления рабочего поршня на пакет дисков муфты.

Напорный электронасос укреплен на корпусе муфты «Haldex». На насос с блока управления муфты подается электропитание тогда, когда после запуска двигателя его скорость достигнет 400 об/мин. Напорный электронасос запитывается непосредственно от блока управления муфты.

Насос подает масло к сдвижным поршням, которые под давлением масла через роликовые опоры прижимаются к ступице. Одновременно масло подается и к рабочему поршню. Благодаря этому выбираются зазоры в пакете дисков, что обеспечивает быстрое включение муфты.