Что такое сцепление haldex

Муфта полного привода Haldex

Муфта Haldex – это основной элемент системы подключаемого полного привода, обеспечивающий управляемую передачу крутящего момента, величина которого зависит от степени замыкания муфты. Как правило, данное устройство передает крутящий момент от передней к задней оси автомобиля. Механизм расположен в картере дифференциала заднего моста. Рассмотрим принцип работы, компоненты муфты Haldex, особенности каждого поколения, а также ее преимущества и недостатки.

1. Принцип работы муфты
2. Устройство и основные компоненты
3. Поколения муфты Haldex
4. Преимущества и недостатки

Принцип работы муфты

Разберем принцип действия муфты на примере системы 4Motion. Данная система автоматически подключаемого полного привода устанавливается на автомобили Volkswagen. Основные режимы работы муфты Haldex:

• Начало движения. Когда машина трогается с места или разгоняется, задний мост получает максимальный крутящий момент. Фрикционы муфты при этом максимально сжаты, а клапан управления закрыт. Клапан управления – это компонент системы управления, от положения которого зависит величина давления, приходящегося на фрикционные диски. Величина давления в зависимости от режима работы муфты варьируется от 0% до 100% от максимального значения.
• Начало движения с проскальзыванием колес. Если начало движения автомобиля сопровождается проскальзыванием передних колес, то весь крутящий момент также передается на задние колеса. Если буксует только одно переднее колесо, то перед муфтой в работу вступает электронная блокировка дифференциала.
• Движение с постоянной скоростью. Если при движении автомобиля скорость не меняется, то клапан управления открывается, а фрикционы муфты сжимаются с различными усилиями (зависит от условий движения). На задние колеса крутящий момент передается лишь частично.
• Движение с проскальзыванием колес. Проскальзывание колес автомобиля определяется на основе сигналов датчиков и блока управления ABS. Клапан управления открывается/закрывается в зависимости от того, какая ось и какие колеса буксуют.
• Торможение. При замедлении машины фрикционы полностью разжимаются, клапан открыт. В этом режиме крутящий момент на задний мост не поступает.

Устройство и основные компоненты

Рассмотрим основные составляющие муфты Haldex:

• Пакет фрикционных дисков. Включает в себя фрикционные диски (с покрытием, имеющее повышенный коэффициент трения) и стальные диски. Первые имеют внутреннее зацепление со ступицей, вторые – внешнее, с барабаном. Чем больше дисков в пакете, тем больше передаваемый крутящий момент. Сжимаются диски при помощи поршней под действием давления жидкости.
• Электронная система управления. Она, в свою очередь, состоит из входных сенсоров, блока управления и исполнительного устройства. Входные данные в систему управления муфтой поступают от блока управления ABS, блока управления двигателем (с обоих блоков информация идет по CAN-шине), а также от датчика температуры масла. Эти данные преобразуются блоком управления в сигналы на исполнительное устройство – клапан управления, от которого зависит степень сжатия дисков.
• Аккумулятор давления и гидравлический насос поддерживают давление масла в муфте на уровне 3 МПа.

Поколения муфты Haldex

На текущий момент существует пять поколений муфты Haldex. Отметим особенности каждого поколения:

• Первое поколение (с 1998 года). Основа муфты – механизм, определяющий разницу вращения валов, которые идут к переднему и заднему мосту машины. Блокируется механизм во время пробуксовки ведущей оси.
• Второе поколение (с 2002 года). Принцип работы не поменялся. Произошли только технические усовершенствования: интеграция в один блок с задним дифференциалом, электрогидравлический клапан заменил электромагнитный (система заработала быстрее), обновлен электрический насос, установлен необслуживаемый масляный фильтр, увеличен рабочий объем масла.
• Третье поколение (с 2004 года). Главное изменение в конструкции – установлен более производительный электрический насос и обратный клапан. Появилась возможность предварительной блокировки устройства электроникой. За 150 миллисекунд осуществляется полная блокировка механизма.
• Четвертое поколение (с 2007 года). Принцип действия не поменялся. Конструктивные изменения: давление в гидросистеме механизма теперь формирует мощный электронасос, управление муфтой осуществляется только электроникой, устройство четвертого поколения может устанавливаться только на автомобили с системой ESP. Главное отличие – разная скорость на переднем и заднем мостах перестала быть условием для включения муфты.
• Пятое поколение (с 2012 года). Принцип работы не изменился. Особенности конструкции муфты Haldex последнего поколения: насос работает постоянно, фрикционы с электрическим/гидравлическим управлением, механизм можно заменить отдельно. Основное отличие – более высокое качество элементов.

Преимущества и недостатки

Преимущества муфты Haldex:

• минимальное время срабатывания (к примеру, вискомуфта допускает проскальзывание колес, и лишь затем блокируется);
• компактность устройства;
• возможность совместной установки с системами, которые предотвращают пробуксовку колес;
• предотвращает сильные нагрузки на трансмиссию во время парковки и маневрирования автомобиля;
• электронное управление.

• несвоевременное создание давления в системе (первое поколение муфт);
• разблокировка муфты после вмешательства электронных систем (первое и второе поколение муфт);
• отсутствие центрального дифференциала, из-за чего задний мост не может вращаться быстрее, чем передний (четвертое поколение муфт);
• отсутствие фильтра, из-за чего необходимо часто менять масло (пятое поколение муфт);
• электронные компоненты, в целом, менее надежны, чем механические.

Четвертое поколение устройств Haldex – это одна из самых совершенных систем подключаемого полного привода. Данная муфта используется на мощном автомобиле Bugatti Veyron. Механизм стал популярен благодаря простоте, надежности и качественному электронному управлению. Отметим, что муфта Haldex широко используется не только на автомашинах концерна Volkswagen (например, Golf, Transporter, Tiguan), но и на автомобилях других производителей: Land Rover, Audi, Lamborghini, Ford, Volvo, Mazda, Saab и других.

Что такое Haldex, как он работает и чем отличается 1-5 Gen

Долго искал в интернете сравнение всех поколений Haldex с описанием их устройства и принципов работы. Нашел много информации, но вся она была разбросана по разным статьям итд… И вот я решил собрать общую информацию, без особых подробностей но так, что-бы было понятно…
Понеслась))):

История применения муфт в межосевом приводе.

При конструировании первых автомобилей с двумя ведущими осями возник вопрос о том, какой тип межосевого привода использовать на той или иной машине – дифференциальный или блокированный (без межосевого дифференциала). На тракторах и специальных автомобилях высокой проходимости, предназначенных для постоянной эксплуатации на слабых грунтах, стали применять блокированный привод. Но тут возникла проблема управляемости: машина с блокированным приводом неохотно поворачивает. К тому же, даже трактору иногда хочется «прохватить» по асфальту. Следовательно, нужно было предусмотреть механизм быстрого отключения/подключения второй ведущей оси. Легче всего это было реализовать с помощью сцепной зубчатой (или кулачковой) муфты, соединяющей валы в раздаточной коробке и механического привода к ней, который шофер задействовал вручную. Данный способ надежен, прост в эксплуатации и используется до сегодняшнего дня.
Но конструкторская мысль не стоит на месте и для облегчения жизни шофера конструкторы начали думать, как сделать отключение/подключение второй оси автоматическим.

Первые автоматические механизмы.

Сначала был использован механизм автоматического действия, представляющий собой две роликовые муфты свободного хода. Одна из них работала при переднем, а другая при заднем ходе автомобиля.
В первых конструкциях устанавливались раздаточные коробки с автоматическим отключением переднего моста на твердых дорогах.
В режиме работы машины на слабых грунтах муфта была нормально замкнута, а во время движения на твердой дороге при прохождении поворота числа оборотов передних колес и приводного вала переднего моста соответственно превышали числа оборотов задних колес и приводного вала заднего моста, роликовая муфта автоматически размыкалась, отключала привод переднего моста и машина (трактор) становилась заднеприводной.
Но чтобы не ждать поворота, для обеспечения быстрого и стабильного рассоединения муфт на дорогах с твердым покрытием и обеспечить стабильное отключение переднего моста и при прямолинейном движении, передаточное число переднего моста было сделано больше, чем заднего, в результате передний приводной вал стал вращаться от колес с числом оборотов больше, чем у заднего вала на 4-8%, при выезде на сухую дорогу передняя ведущая ось отключалась от трансмиссии (передние колеса «уезжали» от задних) и машина (трактор) двигалась ведущими колесами задней оси (осей). А подключался передний мост тогда, когда тяговой силы задней оси становилось недостаточно для движения машины (на слабых грунтах), задние колеса начинали пробуксовку, скорость вращения вала, идущего к задним колесам становилась выше, чем вала, вращающего передние, в результате муфта замыкалась.
Данная конструкция была применена, например, на американских трехосных автомобилях «RIO», «GMC» и «INTERNATIONAL» выпуска 50-х годов.
А вот в американском грузовом автомобиле «Мармон Херрингтон» для автоматического подключения переднего моста использовалась храповая муфта свободного хода, которая была нормально разомкнута, а включение ее происходило под действием осевых сил, возникающих в косозубом зацеплении шестерен при пробуксовке колес задней оси. По схожей схеме было выполнено подключение второй ведущей оси в раздаточных коробках Ярославского завода 50-х годов выпуска. Основным недостатком данных конструктивных схем являлось то, что передний ведущий мост подключался только после пробуксовки задних колес, что при предельной загруженности машины и высоком коэффициенте сцепления сопровождалось значительной перегрузкой задних мостов, а принудительно подключить передний ведущий мост для более равномерного распределения тяговой силы между ведущими мостами не представлялось возможным.

Эра вискомуфт.

Следующий этап развития идеи автоматического подключения второй ведущей оси с помощью муфт наступил с начала 80-х годов прошлого века, когда для подключения привода второй ведущей оси производители стали использовать вискомуфты. Это позволило конструировать полноприводные легковые автомобили на базе обычных серийных моноприводных моделей. Впервые данное решение при серийном производстве автомобилей применила западногерманская фирма Steyer-Daimler-Puch, разработавшая для фирмы Фольксваген систему автоматического включения второй ведущей оси у полноприводного варианта микроавтобуса Caravelle Syncro . Вискомуфты отличались «мягкостью» срабатывания, что избавляло трансмиссии от ударных нагрузок, а из-за того, что кинематический радиус передних ведущих колес всегда немного меньше, чем задних, на заднюю ведущую ось постоянно перераспределялся крутящий момент, величина которого возрастала при мощном старте и иных режимах движения, когда возникала пробуксовка передних колес.
Например, у Гольф-2 синхро вискомуфта в вязкостном режиме могла передавать на заднюю ось крутящий момент до 50%, а при торможении задний привод отключался муфтой свободного хода, чтобы исключить возможность более ранней блокировки передних колес. А поскольку задом тоже иногда надо ездить в режиме 4х4, конструкторы предусмотрели дополнительную блокировку муфты свободного хода механической муфтой с электровакуумным приводом.
Но настоящими виско-кудесниками были японские автоинженеры. Так, на автомобиле SubaruRexTwinVisco в задней оси были установлены сразу две вискомуфты, которые соединяли полуоси с главной передачей и одновременно выполняли функции дифференциала повышенного трения задней оси и включения привода на нее. А на Nissan Pulsar 4WD конструкторы установили сразу три вискомуфты: одна включала привод на заднюю ось, а две других осуществляли блокировку переднего и заднего межколесных дифференциалов.
Но у вискомуфт имелся существенный недостаток – они мешали работе АБС и ими было невозможно управлять через комп. Тотальный контроль над машиной через комп – вот к чему сейчас стремится мировой автопром. А для этого идеально подходили сцепные многодисковые фрикционные муфты, имеющие гидравлические или электромагнитные механизмы управления.

Короткая передача на Русском о разных типах полного привода.

Натыкаясь на очень большое количество ошибочных заключений по работе муфты Haldex на полноприводных автомобилях я решил написать эту статью. Больше всего меня расстраивают автомобильные журналисты, включая авторитетные российские издания, которые зачастую пишут полную чепуху до конца не разобравшись в принципе устройства муфты.
Самая распространенная ошибка заключается в том, что большинство путает принципиальное устройство муфт разных поколений. Для понимания принципа работы мы воспользуемся официальной документацией VAG используемой для самообучения своих сотрудников. Ссылки я привожу в конце статьи.
Для начала поймем общий принцип работы подключаемого полного привода (обозначаемый как AWD). Главным отличием подключаемого полного привода от постоянного полного является отсутствие центрального дифференциала. Это означает, что при стандартных условиях большая часть крутящего момента передается на одну ось (в случае Haldex — на переднюю), а при необходимости подключается задняя ось.
Серьезное заблуждение заключается в неправильном понимании распределяемого момента. Чаще всего путают степень распределения крутящего момента и процент блокировки муфты. Итак, в случае с подключаемым полным приводом муфта может блокироваться в пределах от 0 до 100%, при этом во всех поколениях муфты Haldex присутствует небольшое давление в гидросистеме, которое обеспечивает 5-10% предварительной блокировки муфты. Это сделано для того, чтобы убрать зазоры между дисками сцепления в муфте и ускорить процесс блокировки муфты.
При этом следует понимать, что передаваемый на оси крутящий момент может распределяться в пределах от 100:0 (весь момент подается только на переднюю ось) до 50:50 (крутящий момент распределяется на переднюю и заднюю оси поровну). Это означает, что на заднюю ось невозможно подать бОльший крутящий момент, чем на переднюю.
При этом также важно (!) понимать, что при любом распределении момента по осям собственно потери крутящего момента НЕ ПРОИСХОДИТ. Он всегда передается в полном объеме, но разные его доли подаются на переднюю и заднюю оси.

Haldex 1 поколение (с 1998 года)

В основе работы муфты лежит механизм, который определяет разницу в скорости вращения валов идущих к передней и задней оси автомобиля. Это означает, что муфта блокируется в зависимости от степени пробуксовки колес на ведущей (передней) оси.
Именно эта особенность работы муфты породила множество негативных отзывов, связанных с тех, что поведение автомобиля на сколькой дороге было неоднозначным и выражалось во внезапном подключении задней оси автомобиля, что особенно заметно при поворотах, когда недостаточная поворачиваемость резко превращалась в избыточную.
За степень блокировки муфты отвечает дифференциальный гидравлический насос: кулачковые шайбы обкатываясь по волнообразной рабочей поверхности толкают поршни насосов, которые накачивают масло в исполнительный цилиндр, который в свою очередь сжимает пакет дисков сцепления.

Полноприводная трансмиссия с муфтой Haldex V: пятая задняя

По телу пробегает холодок — а вдруг не сработает? «Шкода-Йети» резко кивает, в ветровом стекле горизонт взлетает вверх, я вижу только землю и… Тр-тр-тр! Короткими автоматными очередями заговорили тормозные механизмы — сработал ассистент спуска с холма. И «Йети» потихоньку съезжает вниз.

Автомобильная электроника совершенствуется: быстрее реагирует, точнее работает. Не осталась в стороне и знаменитая многодисковая муфта «Халдекс», которая являет собой хитроумную смесь механики, гидравлики и электроники. На многие новые машины ставится муфта пятого поколения — самая совершенная. В том числе и на новые «шкоды».

Haldex 4

ЗАДАЧИ И ОБЯЗАННОСТИ

«Халдекс» — муфта с электронным управлением. Установлена перед задним межколесным дифференциалом и перебрасывает тягу на задние колеса — естественно, когда в этом есть необходимость. Например, на скользкой дороге. Или при троганье с места — чтобы эффективнее реализовать крутящий момент.

Блок управления «Халдексом» собирает данные по всему автомобилю — от датчиков двигателя, коробки передач, антиблокировочной системы, рулевого управления. Отдавая команду исполнительным механизмам муфты, компьютер учитывает не только пробуксовку колес, но и скорость, поперечное ускорение, положение руля, движение под тягой или накатом. Столь большой объем информации нужен для того, чтобы полноприводная трансмиссия заранее реагировала на возникающие на дороге ситуации. Например, при заблокированной муфте можно передать на заднюю ось максимум крутящего момента — чтобы вытащить автомобиль, попавший на скользкую поверхность передними колесами. Или, наоборот, убрать тягу с кормы и тем самым помочь другим системам при пробуксовке передних колес пресечь возникающий занос.

Не совсем корректно говорить, что «Халдекс» подключает заднюю ось. Даже при отличном сцеплении колес с дорогой на корму все равно перетекает до 10% крутящего момента. Это своего рода «преднатяг». Зачем он нужен? Чтобы система всегда была наготове и при необходимости молниеносно перебросила тягу — ведь от быстроты срабатывания зависят управляемость и вездеходные качества.

Принцип действия «Халдекса» не менялся на протяжении нескольких десятилетий, но с каждым поколением муфта становилась технологичнее и компактнее, работала быстрее и точнее (подробности — ЗР, 2011, № 4). На ведущие диски приходит крутящий момент от двигателя, а ведомые связаны с приводами задней оси. Гидравлические приводы по команде электроники сжимают пакет дисков, — чем крепче они сцепляются, тем больше тяги может быть переброшено назад при проскальзывании передних колес. И крутящий момент, передаваемый на вторую пару колес, изменяется плавно.

ОТЦЫ И ДЕТИ

На полноприводные «шкоды» изначально устанавливали четвертый «Халдекс». В трансмиссии новых моделей появилась более совершенная муфта — пятого поколения. Основные изменения произошли в гидравлической системе, которая под контролем электроники сжимает и разжимает диски.

В четвертом «Халдексе» электронасос создавал рабочее давление жидкости (до 30 бар), а управляющий электромагнитный клапан ограничивал ее подачу к кольцевому поршню, сжимающему пакет дисков. Чем больше жидкости перепускал клапан, тем плотнее прижимались друг к другу диски и тем более высокий крутящий момент мог передаваться на заднюю ось.

В муфте пятого поколения насос снабдили центробежным регулятором, который отмеряет нужное рабочее давление в системе. При вращении рычаги регулятора под действием центробежной силы расходятся и перекрывают каналы, по которым масло сливается в поддон. При этом давление в системе растет, поршень начинает сжимать диски. Если требуется разблокировать муфту, автоматика снижает обороты электромотора, рычаги возвращаются в исходное положение, клапаны открываются и давление падает.

По сути, центробежный регулятор заменил две детали: управляющий электромагнитный клапан и гидроаккумулятор, необходимый для поддержания давления.

Правда, для страховки ввели компактный предохранительный клапан — он открывается и стравливает излишки масла в резервуар, когда давление поднимается выше 44 бар.

Борьба за миллиметры и килограммы (кстати, пятый «Халдекс» легче предшественника на 1,7 кг) оправданна лишь в том случае, если не идет в ущерб надежности. Не уверен, что был смысл отказываться от столь важной детали, как масляный фильтр. Ведь четвертый «Халдекс» имел фильтр — а в пятом его нет! Вряд ли диски и прочие вращающиеся детали стали покрывать неким волшебным материалом, который полностью исключает их изнашивание. А куда деваться продуктам износа? Накопившаяся в масле «стружка» может нарушить работу нежных гидравлических механизмов, а ремонт муфты обходится недешево. К тому же смазку теперь рекомендуют менять не каждые 60 000 км, а раз в три года. Многие автомобилисты за это время накатывают и по 100 тысяч! Надеемся, разработчики об этом не забыли.

«ХАЛДЕКС» И КОМПАНИЯ

Впервые на серийных машинах муфта «Халдекс» появилась в 1998 году. Ее примерили полноприводные «ауди» и «фольксвагены» с поперечно расположенными двигателями. В отличие от предшественницы — вискомуфты — «Халдекс» с его электронным управлением быстрее и точнее перекидывал тягу на заднюю ось. Ездить стало не только удобнее и интереснее, но и безопаснее. От поколения к поколению совершенствовалась гидравлика и механика, расторопнее и умнее становилась электроника, узел терял в массе и габаритах, что облегчало жизнь компоновщикам. «Халдекс» устанавливают не только на «шкоды» — многодисковую муфту с электронным управлением примеряют модели «Ауди», «Фольксваген», «Кадиллак», «Бугатти», «Опель», «Форд», «Ленд-Ровер», «Вольво».

Муфта Haldex. Принцип действия. Преимущества

Преимущества муфты Haldex

Муфта Haldex широко используется фирмой Volkswagen для автомобилей класса А (Volkswagen Golf, Bora, Audi TT, Skoda Oktavia, Seat Toledo и т.д.). С одной стороны, она предлагает преиму­щества постоянного привода на все колеса, с другой — она может комби­нироваться с такими системами, пре­дотвращающими пробуксовку колес, как ABS, EDS, ASR, EBV и ESP.

В отличие от традиционных систем постоянного привода система «4 motion» имеет ряд преимуществ:

• автомобиль сохраняет харак­теристику переднепри­водного
• время сра­батывания муфты очень мало
• различные размеры шин (аварийное колесо) не вызывают никаких проблем
• заклинивания в приводе при парковке или маневри­ровании больше не происходит

Кон­структивно муфта Haldex устанавли­вается в том же месте, где раньше располагалась вязкостная муфта, а именно – непосредственно на заднем мосту. Вместе со всеми компо­нентами, включая блок управления, это компактный узел, который приводится в действие от карданного вала.

Рис. Общая компоновка автомобиля с муфтой Haldex

Видео: Работа муфты Haldex на Volkswagen Golf 7

Принцип работы муфты Haldex

Механическая часть муфты Haldex состоит из цилиндрического входного вала с аксиально-поршневым насосом и рабочим поршнем, ведомого вала с приводной головкой и дисковым кулачком, а также набора фрикционных дисков. Наружные диски соединены с ведущим валом, а внутренние диски через продольное зубчатое зацепление с ведомым валом.

Рис. Схема муфты Haldex:
1 – ведомый вал с кулачковой шайбой; 2 – рабочий поршень; 3 – многодисковая муфта; 4 – насосный поршень; 5 – нагнетательный клапан; 6 – впускной клапан; 7 – регулятор давления управления муфтой; 8 – ведущий вал

При пробуксовке одного из колес автомобиля возникает разница в частоте вращения между ведомым 1 и ведущим 8 валами, и на поршень 4 направляется то выступающая, то опускающаяся часть кулачковой шайбы. В результате возвратно-поступательного движения поршня давление масла в гидравлической системе повышается и рабочий поршень давит на нажимной диск набора фрикционных дисков. Набор фрикционных дисков сжимается, и между входным и выходными валами возникает таким образом сцепление.

Гидравлическая часть муфты Haldex состоит из электрического подпиточного насоса 9, масляного фильтра 10, впускных 11 и нагнетательных 3 клапанов, регулятора давления 5 с регулировочным клапаном, предохранительного клапана 4 и гидроаккумулятора 6. Для того чтобы система могла быстро срабатывать, подпиточный электрический насос 9, начиная с частоты вращения 400 об/мин, нагнетает в гидравлической системе муфты давление подпитки 4 кгс/см2. Давление подпитки поддерживается гидроаккуму­лятором 6 и воздействует как на поршни насоса 12, так и на рабочий поршень 13. Преимуществом такой компоновки, является то, что, с одной стороны, поршень насоса прилегает к дисковому кулачку и, с другой стороны, благодаря легкому давлению подпора устра­няется зазор из набора фрикционных дисков.

Гидроаккумулятор наряду с поддержанием давления подпитки имеет еще одну задачу – выравни­вать колебания давления в системе. При отсутствии давления в питающей магистрали пружина аккумулятора максимально разжата и масло через аккумулятор из питающей магистрали не сбрасывается. Повышение давления в питающей магистрали ограничивается на заданном уровне за счет перепуска масла из нее через аккумулятор в резервуар для его сбора. При понижении давления пружина аккумулятора разжимается, уменьшая или полностью прекращая сброс масла в емкость.

Предохранительный клапан 4 предотвращает подъем управляющего давления свыше 100 кгс/см2, защищая детали муфты от перегрузок. Клапан открывается, если действующее на его запорный орган давление преодолевает усилие предварительно сжатой пружины. При повышении давления до 100 кгс/см2 клапан открывается, перепуская масло в питающую магистраль и в резервуар через гидроаккумулятор, в результате чего давление масла в системе снижается до заданного уровня.

Рис. Гидравлическая часть муфты Haldex:
1 – кулачковая шайба; 2 – толкающие ролики насосных поршней; 3 – нагнетательные клапана; 4 – предохранительный клапан; 5 – регулятор давления управления муфтой; 6 – гидроаккумулятор; 7 – резервуар рабочей жидкости; 8 – сетчатый масляный фильтр; 9 – электронасос; 10 – фильтр; 11 – впускные клапана; 12 – насосные поршни; 13 – рабочий поршень; 14 – пакет дисков

Основной элемент гидравлики – регулировочный клапан регулятора давления, определяет величину давления на диски и управляется от исполнительного двигателя, который в свою очередь работает по сигналам блока управления.

Рис. Регулировочный клапан:
1 – сливное отверстие; 2 – регулировочный клапан; 3 — регулировочный штифт; 4 – приводной двигатель; 5 – зубчатое колесо

Когда регулировочный клапан закрыт, то при разнице в частоте вращения между входным и выходным валами создается рабочее давление, величина которого огра­ничивается предохранительным клапаном. Крутящий момент через муфту передается на задний мост.

Рис. Работа регулировочного клапана:
а) клапан закрыт; б) клапан открыт частично; в) клапан открыт полностью

При частично открытом регулировочном клапане муф­та допускает определенное проскаль­зывание, т.е. крутящий момент на задние колеса передается лишь частично. Когда регулировочный клапан открыт полностью, рабочее давление создаваться не может, и крутящий момент через муфту не передается. Однако давление понижается не полностью, а частично благодаря гидроаккумулятору до уровня давления подпитки.

Блок управления муфты

Блок управления через шину данных (CAN-Bus) получает от ABS информацию о частоте вращения колес, продольном ускорении, сигнале торможения и включении ручного тормоза. Если автомобиль дополнительно оснащен ESP, то регулировка ESP имеет пре­имущественное право перед функци­ей привода всех колес. Блок управления двигателя также через CAN-Bus выдает информацию о частоте вра­щения двигателя и положении педали акселератора. Наряду с входными сигналами через CAN-Bus блок управления Haldex получает также до­полнительные сигналы непосредст­венно от выключателя сигнала торможения ручного тормоза (муфта размы­кается при включенном ручном тор­мозе) и от датчика температуры муфты. Чтобы предотвратить перегрев, функции муфты отключаются при температуре масла свыше 100 °С.

Выходные сигналы блока управления муфты – это напряжение питания для масляного насоса и возбуждение исполнительного двигателя ре­гулировочного клапана. Блок управления может имеет функцию самодиагностирования. Если отсутствует какой-либо сигнал, блок управления рассчитывает резервное значение этого сигнала для включения аварийно­го функционирования.

Все про муфту Haldex

Второе поколение муфты Haldex c 2001 года: Второе поколение муфты Халдекс по принципу работы ничем не отличается от первого поколения. Инженерами были сделаны только конструктивные и компоновочные улучшения.

Муфта стала срабатывать значительней быстрее — при угловой разнице между осями уже в 10 градусов, достигая полной блокировки при 20 градусах.

Изменения относительно муфты Haldex первой генерации:

Муфту Халдекс внедрили в один блок с задним дифференциалом, при этом гидравлический модуль стал отдельным компонентом с возможностью его легкой замены.

Электромагнитный клапан был заменен на электрогидравлический, что значительно повысило скорость работы системы.

Выросла производительность электронасоса подпитки.

Рабочий объем масла был увеличен для продления межсервисного интервала.

Четвертое поколение муфты Haldex с 2007 года: Четвертая генерация муфты Халдекс была впервые опробована на автомобиле Сааб 9-3 Турбо-икс в 2007 году, но под торговой маркой XWD.

Принципиальным отличием четвертого поколения муфьы от предыдущих был отказ от включения в конструкцию агрегата механического насоса и переход на электрогидравлическую схему работы, что привело к заметному упрощению конструкции. Блокировка муфты стала независимой от угловой разницы вращения передней и задней осей, что позволяет на постоянной основе перекидывать назад значительный момент (примерно 10%). А из-за увеличенного примерно до 30 атмосфер давлению в гидроаккумуляторе — уменьшилось время, которое необходимое для полной блокировки муфты.

По средствам CAN-шины блок управления муфтой получает всю необходимую информацию от датчиков автомбиля: поперечного ускорения, продольного ускорения, оборотов ДВС, положения педали газа, частоты вращения колес, выключателя стоп-сигнала и угла поворота руля. Основным является датчик педали газа. При нажатии на газ муфта Халдекс превентивно блокируется, не дожидаясь момента пробуксовки колес, что прекрасно заметно при прохождении поворотов под тягой. Важной особенностью четвертого поколения Haldex является требование наличия на машине системы ESP, т.к. Haldex использует и её данные в своей работе.

Для понимания и наглядности чуть ниже представлен график распределения общей мощности (WhlPwr) по передней (FwRIPw) и задней (RwRIPw) осям автомобиля Ауди ТТ на стоковом контроллере Haldex. На графике прекрасно видно быстрое убывание мощности на задней оси после 5000 об/мин, когда электроника распускает муфту и переводит момент на переднюю ось.

Из-за полного отказа от гидравлического насоса — конструкция муфты Халдекс четвертого поколения сильно упростилась. Количество дисков в пакете фрикционов зависит от передаваемого крутящего момента — соответственно на различных моделях автомобилей это количество отличается друг от друга. Например, для полноприводной Skoda Octavia предельный крутящий момент равняется 2000 Нм, а для Volkswagen Tiguan — это значение уже 2400 Нм.

Начиная с четвертого поколения, в муфте Haldex используется новое масло (арт. G055175A2) в таре объемом 1 литр, ранее использовалось масло с арт. G052175A1. Необходимо понимать, что данное масло только для муфты Халдекс и оно не имеет никакого отношения к редуктору заднего моста.

Заявленный интервал смены масла и фильтра равен 60 тыс. км, Производитель по регламенту замену фильтра не предусматривает. Но как показывает практика — это необходимо. В противном случае можно столкнуться со следующими проблемами:

— включения привода с сопровождением удара;

— запаздывание подключения задней оси колёс;

— толчки и удары при торможении;

— полное отключение системы полного привода;

— выход из строя насоса, датчика давления или соленоида муфты Халдекс.

Пятое поколение муфты Haldex с 2012 года: Пятая генерация муфты Халдекс является разработкой фирмы «Borg Warner». Принцип действия остался прежним, однако были сделаны множественные конструктивные модернизации. Главным из них является новое электро-гидравлическое сцепление с центробежным перепускным клапаном, которое устраняет необходимость в гидроаккумуляторе, клапане управления сжатием и фильтре. Муфта пятого поколения способна передавать момент до 3600 Нм.

Конструкция и принцип работы муфты полного привода Haldex

Муфта Haldex является основным компонентом системы подключаемого полного привода, обеспечивающий контролируемую передачу крутящего момента, величина которого зависит от степени сжатия муфты. В большинстве случаев это устройство передает крутящий момент с передней оси на заднюю ось автомобиля. Механизм расположен в корпусе дифференциала заднего моста. Рассмотрим принцип работы, составные части муфты Haldex, характеристики каждого поколения, их плюсы и минусы.

1. Как работает муфта
2. Как устроен Халдекс
3. Развитие муфт Haldex
4. Плюсы и минусы муфты

Как работает муфта

Разберем принцип работы работы на примере системы 4Motion. Этот автоматический полный привод устанавливается на автомобили Volkswagen. Основные режимы работы муфты Халдекс:

1. Начало движения — автомобиль начинает двигаться или ускоряться, на заднюю ось поступает большой крутящий момент. Фрикционы муфты в этом случае полностью сжаты, а регулирующий клапан закрыт. Регулирующий клапан — элемент системы управления, положение которого определяет давление в фрикционных дисках. Величина давления в зависимости от режима работы муфты колеблется от 0% до 100%.
2. Начало движения с пробуксовкой колес — автомобиль начинает движение с пробуксовкой передних колес, тогда весь крутящий момент передается на задние колеса. Если проскальзывает только одно переднее колесо, то сначала срабатывает электронная блокировка дифференциала, а затем вступает в работу муфта.
3. Движение с постоянной скоростью — скорость не меняется во время движения, тогда регулирующий клапан открывается и фрикционы муфты сжимаются с разным усилием (в зависимости от условий движения). Задние колеса приводятся только частично.
4. Движение с проскальзыванием колес — скорость вращения колес автомобиля определяется по сигналам датчиков и блока управления ABS. Регулирующий клапан открывается или закрывается в зависимости от того, какая ось и какие колеса скользят.
5. Торможение — когда автомобиль замедляется, муфта полностью разжимается, соответственно клапан открыт. В этом режиме крутящий момент не передается на заднюю ось.

Как устроен Халдекс

Рассмотрим основные составляющие муфты Haldex:

• Пакет фрикционных дисков. Состоит из фрикционных дисков с повышенным коэффициентом трения и стальных дисков. Первые имеют внутреннее соединение со ступицей, вторые — внешнее соединение с барабаном. Чем больше дисков в пакете, тем больше передаваемый крутящий момент. Диски сжимаются поршнями под действием давления жидкости.
• Электронная система управления. Она, в свою очередь, состоит из датчиков, блока управления и исполнительного механизма. Входные сигналы в систему управления муфтой поступает от блока управления ABS, блока управления двигателем (оба блока передают информацию по шине CAN) и датчика температуры масла. Эта информация обрабатывается блоком управления, который генерирует сигналы для исполнительного механизма — регулирующего клапана, от которого зависит степень сжатия дисков.
• Гидравлический аккумулятор и гидравлический насос поддерживают давление масла в муфте в пределах — 3 МПа.

Развитие муфт Haldex

В настоящее время существует пять поколений Haldex. Давайте посмотрим на характеристики каждого поколения:

1. Первое поколение (с 1998 г.). Основа муфты — это механизм, определяющий разницу оборотов валов, идущих на переднюю и заднюю оси автомобилей. Механизм блокируется при скольжении ведущей оси.
2. Второе поколение (с 2002 г.). Принцип работы не изменился. Сделаны только технические доработки: размещение в один корпус с задним дифференциалом, электрогидравлический клапан был заменен на электромагнитный клапан (для увеличения быстродействия), модернизирован электронасос, установлен необслуживаемый масляный фильтр, увеличено количество масла .
3. Третье поколение (с 2004 г.). Основное изменение конструкции — более производительный электронасос и обратный клапан. Теперь устройство можно предварительно заблокировать с помощью электроники. Через 150 миллисекунд механизм полностью заблокирован.
4. Четвертое поколение (с 2007 г.). Принцип работы не изменился. Конструктивные преобразования: давление в гидросистеме механизма теперь создает мощный электронасос, муфта управляется только электроникой, устройство четвертого поколения устанавливается только на машины с системой ESP. Основное отличие состоит в том, что разные скорости на передней и задней осях больше не являются условием включения муфты.
5. Пятое поколение (с 2012 г.). Принцип работы не изменился. Особенности конструкции Haldex последнего поколения: насос работает постоянно, фрикционы с электрическим или гидравлическим управлением, механизм можно заменять отдельно. Основное отличие — более высокий уровень качества комплектующих.

Плюсы и минусы муфты

• минимальное время реакции (например, вязкостная муфта позволяет колесам сначала проскальзывать, а затем блокироваться);
• минимальные размеры;
• можно комбинировать с системами противоскольжения;
• позволяет избежать больших нагрузок на трансмиссию при парковке и маневрировании автомобиля;
• электронное управление.

• несвоевременное создание давления в системе (1-е поколения);
• выключение муфты по окончании вмешательства электронных систем (1-е и 2-е поколения);
• без центрального дифференциала, поэтому задний мост не может вращаться быстрее переднего (муфты четвертого поколения);
• без фильтра, в результате необходима частая замена масла (пятое поколение);
• Электронные элементы обычно менее надежны, чем механические.

Четвертое поколение агрегатов Haldex — одна из самых идеальных подключаемых систем полного привода. Это сцепление используется на замечательном Bugatti Veyron. Механизм стал популярным благодаря простоте, надежности и качественному электронному управлению. Помните, что сцепление Haldex широко применяется не только в автомобилях Volkswagen (например, Golf, Transporter, Tiguan), но и в автомобилях других производителей: Land Rover, Audi, Lamborghini, Ford, Volvo, Mazda, Saab и других.