С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Муфта haldex что это

Муфта haldex что это


Фрикционная муфта Haldex

Разделы: 4WD, Муфты

Haldex — бренд фрикционной муфты подключаемого полного привода (on-demand 4WD) шведской компании Haldex Traction; устройство, передающее вращающий момент посредством гидравлически сжимаемого пакета фрикционов. Применяется в разного рода дифференциалах, использовалась во множестве моделей Audi, Volkswagen, Skoda, Seat, Lamborghini (Aventador LP 700-4), Bugatti (Veyron), Volvo, Ford, Land Rover, Saab, GM, Mazda. Отличается высокой скоростью срабатывания (в последних поколениях) и постоянным нахождением в небольшом преднатяге.

Имеет на сегодня пять поколений, сильно различных по конструкции и свойствам. Несмотря на заявленную «необслуживаемость», требует регулярной замены масла и фильтров (обычно через 60000км пробега).

Интересно, что техническая эволюция муфты Haldex очень схожа с эволюцией системы DPS (Honda), что определяется особенностями использованного в обоих продуктах гидравлического решения.

Первое поколение Haldex (1998-)

Принцип действия

Муфта Haldex первого поколения построена на гидравлически сжимаемом мокром пакете фрикционов. Механический насос, питающий гидравлику, приводится разницей в скоростях вращения ведущего и ведомого валов. Таким образом, Haldex первого поколения включается в работу только при довольно существенном проскальзывании (не менее четверти оборота колеса).

Обратите внимание на волнообразную рабочую поверхность гидравлического насоса:

Кулачковые шайбы гидравлического насоса, обкатываясь по волнообразной рабочей поверхности, толкают поршни насосов, которые накачивают масло в исполнительный цилиндр, который, в свою очередь, сжимает пакет фрикционов.

Тонкая регулировка степени сжатия фрикционов производится путем стравливания давления электроникой в ситуациях, когда:

  • машина движется в парковочных режимах;
  • машина движется с высокой скоростью;
  • водитель дёрнул рычаг стояночного тормоза (в т.ч. для обеспечения «полицейских разворотов»);
  • нажата педаль тормоза (чтобы не мешать работе ABS; устраняет необходимость в обгонной муфте).

В нормальном состоянии муфта первого поколения находится в небольшом преднатяге (5%, что соответствует 97,5% момента на переднюю ось и 2,5% момента на заднюю). Преднатяг осуществляется за счет зацепления дисков фрикциона вследствие вязкого трения в слое масла между ними. При блокировке муфты момент распределяется в пропорции 50/50.

Поведение автомобиля с такой муфтой на скользкой дороге неоднозначно и выражается во внезапном подключении задней оси автомобиля, что особенно заметно при поворотах, когда недостаточная поворачиваемость вдруг становится избыточной.

Уже в первом поколении Haldex применялся подпиточный электронасос с давлением в 4 атмосферы, предназначенный для поддержания системы под давлением и ускорения ее срабатывания. Однако развиваемое им давление недостаточно для сколько-нибудь заметного преднатяга и способно лишь удерживать фрикционы в слегка прижатом состоянии.

Отсутствие давления в гидросистеме

Возможно определенное проскальзывание муфты в свободном и почти сжатом состоянии. В корпусе муфты два рабочих поршня, на которые воздействует пара роликовых опор. Поэтому впускных и напорных клапанов тоже два.

Гидросистема под предварительным давлением

Масляный насос включается при частоте вращения двигателя более 400 об/мин, через сетку забирает масло (жидкость для гидросистем) из полостей внутри корпуса муфты, где давление отсутствует, и прокачивает масло через фильтр и впускные клапана к сдвижным поршням. Сдвижные поршни подпитываются маслом и одновременно через роликовые опоры прижимаются к ступице и удерживаются в таком состоянии.

Одновременно масло через регулировочный и напорные клапана попадает в рабочий поршень, который также занимает прижатое положение. Предварительное давление выбирает люфты в пакете дисков, что повышает быстродействие муфты.

Предварительное давление в 4 бар обеспечивается аккумулятором. Еще одной функцией аккумулятора является выравнивание колебаний давления масла.

Давление над сдвижными клапанами, регулировочный клапан закрыт

Созданное сдвижными клапанами давление масла через напорные клапаны достигает рабочего клапана. Пакет дисков сжимается и ообеспечивает передачу момента между входным (синим) и выходным (красным) валами. Величина давления на диски определяется регулировочным клапаном.

Серводвигатель по командам блока управления муфты определяет положение регулировочного клапана. Когда регулировочный клапан закрыт, на пакет дисков воздействует максимальное по величине давление (определяется ограничительным клапаном).

Давление над сдвижными клапанами, регулировочный клапан открыт на одну треть

Регулировочный клапан открыт примерно на одну треть, поэтому часть масла через аккумуляторсливается в масляный поддон. Давление ограничено, и 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.

Давление над сдвижными клапанами, регулировочный клапан открыт

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 (4 бар).

При перегреве масла выше 100 градусов электроника принудительно отключает муфту для ее охлаждения.

Конструкция

Второе поколение Haldex (2001-)

При переходе от первого поколения ко второму принцип действия муфты Haldex не изменился. Были произведены конструктивные и компоновочные улучшения.

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

Технические улучшения относительно первого поколения:

  • Муфту интегрировали в один блок с задним дифференциалом, при этом гидравлический модуль стал отдельным компонентом с возможностью легкой замены.
  • Электромагнитный клапан был заменен на электрогидравлический, что повысило скорость работы системы.
  • Выросла производительность электронасоса подпитки.
  • Масляный фильтр стал полностью необслуживаемым (ага, конечно… — прим. Panick).
  • Рабочий объем масла был увеличен для продления межсервисного интервала.

Третье поколение Haldex (2006-)

Принцип действия

Дебютировало на Land Rover Freelander 2 и затем было внедрено на всей линейке Volvo, где проходило под торговой маркой «Instant Traction».

Начиная с третьего поколения, муфта Haldex получила возможность преднатяга пакета фрикционов с помощью электронасоса (торговая марка PreX), что обеспечивает возможность замыкания муфты по командам электроники даже на неподвижном автомобиле. Поскольку подпиточный электронасос использовался и раньше, можно сказать, что только в третьем поколении муфты электронасос достиг минимально необходимого давления. Полная блокировка муфты достигалась за 150 миллисекунд. Необходимость включения полного привода определяется электроникой в реальном времени на основании датчика положения педали газа, угла поворота руля и т.п.

Однако, в гидравлике третьего поколения в качестве основного все ещё используется механический насос (в силу недостаточности давления, развиваемого электронасосом).

Конструкция

Четвертое поколение Haldex (2007-)

Принцип действия

Была впервые применена на автомобиле Saab 9-3 Turbo-X в конце 2007 года под торговой маркой XWD (Cross-Wheel Drive).

Ключевым фактором четвертого поколения муфты Haldex стал полный отказ от механического насоса и полный переход на электрогидравлическую схему, что радикально упростило конструкцию. Блокировка муфты стала независимой от угловой разницы вращения передней и задней оси, что позволяет постоянно перебрасывать назад заметный момент (около 10%). Благодаря увеличенному почти в 10 раз (до 30 атм) давлению в гидроаккумуляторе (относительно Haldex 2 поколения) сократилось время, необходимое для полной блокировки муфты.

Блок управления муфтой получает информацию по CAN шине от датчиков: поперечного ускорения, продольного ускорения, рысканья автомобиля, оборотов двигателя, положения педали акселератора, частоты вращения колес, выключателя стоп-сигнала и угла поворота рулевого колеса. Основным является датчик педали газа. При нажатии на газ муфта превентивно блокируется, не дожидаясь пробуксовки колес, что хорошо заметно при прохождении поворотов под тягой. Важной особенностью четвертого поколения Haldex является требование наличия на машине системы ESP, т.к. Haldex использует её сигналы в своей работе.

Для наглядности ниже — график распределения общей мощности (WhlPwr) по передней (FwRIPw) и задней (RwRIPw) осям Audi TT на стоковом контроллере Haldex. Наглядно видно быстрое убывание мощности на задней оси после 5000 об/мин, когда электроника распускает муфту и переводит момент на переднюю ось.

Конструкция

В силу отказа от гидравлического насоса конструкция муфты радикально упростилась.

Количество дисков в пакете фрикционой зависит от модели автомобиля (от передаваемого крутящего момента). Так, для полноприводной Шкоды Октавии предельный крутящий момент составляет 2000Нм, а для VW Tiguan 2400Нм.

Начиная с четвертого поколения, в муфте Haldex используется новое масло (G 055 175 A2) в емкости 1 литр, ранее использовалось масло G 052 175 A1. Важно, что это масло только для муфты и не имеет отношения к редуктору заднего моста.

Заявленный интервал смены масла — 60000км, а фильтр — несменяемый. Однако на практике нормальный срок эксплуатации масла — 30000км, а фильтра — 60000км, после этих пробегов начинаются проблемы:

  • включения привода с ударом;
  • запаздывание включения задних колёс, т.е. пробуксовка передних при старте;
  • толчки и удары при торможении (очень часто эту проблему ошибочно связывают с АКПП);
  • полное отключение привода;
  • выход из строя насоса, датчика давления или соленоида.

Ниже — поработавший фильтр Haldex и его крышка с комками грязи.

Таким образом, на муфтах Haldex 1-4 поколений замена фильтра и масла требуется каждые 40-60 тысяч километров (!), в зависимости от режима эксплуатации. Каждые 80 тысяч практики рекомендует снимать насос и чистить его сетку.

Пятое поколение Haldex (2012-)

Принцип действия

Разрабатывалась фирмой BorgWarner. Принцип действия остался неизменным, однако были произведены множественные конструктивные улучшения. Ключевым из них является новое электро-гидравлическое сцепление с центробежным перепускным клапаном, что устраняет необходимость в гидроаккумуляторе, клапане управления сжатием и фильтре.

Конструкция

Обеспечивает передачу момента до 3600Нм.

Сердцем муфты пятого поколения является поршневой насос со встроенным центробежным регулятором. Он создаёт давление в гидросистеме муфты и регулирует его, а блок управления J492 постоянно удерживает насос включённым.

Поршневой насос приводится валом от электродвигателя. Установленный под углом упорный шарикоподшипник (качающаяся шайба) поочерёдно нажимает подпружиненные поршни шести цилиндров. При вращении барабана насоса поршни совершают возвратно-поступательное движение. Масло засасывается в камеры и подаётся затем от стороны нагнетания к кольцевому поршню и во внутреннюю часть центробежного регулятора.

Встроенный центробежный регулятор управляет давлением масла и состоит из центробежных рычагов и центробежных клапанов (шариков). При вращении рычаги регулятора под воздействием центробежной силы отжимаются наружу и прижимают шарики клапанов к их сёдлам.

Когда давление масла в насосе превышает 44 бара и становится больше прижимающего усилия пружины, пружина сжимается и шарик предохранительного клапана отходит от седла. Через открывшееся отверстие масло муфты возвращается в масляный поддон.

Давление масла подается на кольцевой поршень в результате совместной работы поршневого насоса и центробежного регулятора. Кольцевой поршень сжимает пакет дисков фрикциона с различной силой. Величина усилия сжатия определяет передаваемый на заднюю ось крутящий момент.

При небольшой частоте вращения электродвигателя насоса давление масла на кольцевой поршень не подаётся. Центробежные рычаги пока не могут создавать никакого усилия на шариках клапанов. Перекачиваемое насосом масло через открытые шариковые клапаны стекает обратно в масляный поддон.

При увеличении частоты вращения электродвигателя в кольцевом цилиндре создаётся давление масла. Центробежные рычаги прижимают шарики клапанов к сёдлам. Создаваемое давление масла слегка отжимает шарики назад. Устанавливается равновесие между центробежными усилиями и гидравлическим давлением. По мере дальнейшего повышения частоты вращения увеличивается и давление на кольцевой поршень, а с ним и передаваемый муфтой крутящий момент.

При очень высокой частоте вращения электродвигателя центробежные рычаги прижимают шарики клапанов с таким большим усилием, что на кольцевой поршень действует недопустимо высокое давление. При превышении значения рабочего давления в 44 бара открывается предохранительный клапан. Тем самым рабочее давление уменьшается, масло стекает обратно в масляный поддон.

При снижении частоты вращения электродвигателя сила нажатия центробежных рычагов на шарики клапанов уменьшается. Через образующийся зазор масло перетекает в масляный поддон. Рабочее давление масла уменьшается. Между центробежными усилиями и гидравлическим давлением вновь устанавливается равновесие.

После каждой замены насоса муфты и блока управления необходимо выполнять базовую установку. В ходе такой базовой установки привод муфты сначала прокачивается, после чего калибруется на 0 и на 44 бар. В результате этой калибровки устанавливается, какая сила тока требуется для поддержания определённого давления. Блок управления насоса использует эту нелинейную характеристику, чтобы определить значение тока, необходимого для реализации крутящего момента, передаваемого на заднюю ось в той или иной ситуации. При сбое базовой установки устанавливаются значения по умолчанию, заданные производителем. Прокачка и калибровка выполняются автоматически в ходе каждой поездки.

Управление муфтой осуществляется блоком управления по заложенной в нём динамической модели. Важные для регулирования сигналы, такие как скорость вращения колёс, положение автомобиля и испытываемое им ускорение, поступают от блока управления ABS J104. Другие сигналы, например, развиваемый общий крутящий момент, поступают от блока управления двигателя J623. Сигналы движения в повороте регистрируются датчиком угла поворота рулевого колеса и передаются блоком управления усилителя рулевого управления J500. Через межсетевой интерфейс поступают также сигналы от блока Mechatronik КП DSG J743 и блока управления комбинации приборов J285.

Т.к. пятое поколение Haldex не имеет фильтра, оно требует смены масла каждые 20-40 тысяч километров. Если этого не делать, муфта очень быстро «умирает».

Первоисточники

муфта Haldex

Для начала отметим, что впервые фрикционную муфту производства шведской компании Haldex Traction установили в 1998 году на полноприводные модификации моделей Audi A3 и Audi TT. Муфта этой конструкции также широко применяется на автомобилях марки Volkswagen, Skoda и Seat. Эта муфта устанавливалась только на модели, оснащенные автоматически подключаемым полным приводом. Конструкция муфты Haldex – многодисковая, фрикционная, позволяла ей выполнять функцию центрального псевдодифференциала, работа которого контролируется электронным блоком управления. При этом задний и передний дифференциалы – открытые, первый без электронной системы блокировки, а второй – оснащен электронной системой блокировки EDL.

Муфта Haldex используется для распределения крутящего момента между передней и задней осью. Причем, при передвижении автомобиля, оснащенного системой автоматически подключаемого полного привода, по дорогам с нормальным покрытием 97.5% крутящего момента передается на переднюю ось, а 2.5% — на заднюю ось. Когда автомобиль передвигается по дороге с плохим покрытием и оба передних колеса начинают пробуксовывать, муфта направляет весь крутящий момент на заднюю ось. Здесь посредством открытого заднего дифференциала, он распределяется между правой и левой полуосями. Передача крутящего момента через муфту Haldex на заднюю ось начинается тогда, когда электронный блок управления системы получает информацию, что скорость вращения передних и задних колес изменилась. Когда в дело вступает система курсовой устойчивости ESP, муфта Haldex автоматически размыкается, и система ESP полностью контролирует движение автомобиля. Муфта также автоматически размыкается, когда автомобиль маневрирует с небольшой скоростью на ограниченных по площади участках – например на парковке, для того, чтобы в трансмиссии не образовывалась циркулирующая мощность.

Муфта Haldex

Haldex 1 поколения (с 1998 года)

 

Муфта Haldex 1 поколения

 Именно эта особенность работы муфты породила множество негативных отзывов, связанных с тех, что поведение автомобиля на скользкой 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.  

Иллюстрация демонстрирует волнообразную рабочую поверхность дифференциального насоса

 Кроме этого в системе присутствует два электрических компонента. Первый — электрический насос, создающий совместно с гидроаккумулятором предварительное давление в системе (убирает зазоры в дисках муфты и уменьшает задержку до начала блокировки муфты). Второй — электромагнитный клапан, задачей которого является снижение давления в гидросистеме и размыкание многодискового сцепления муфты, например по сигналу от блоков управления ABS и ESP (чтобы не мешать работать этим системам, муфта полностью разблокируется).

 

Схема работы муфты Haldex первого поколения

 Несмотря на весьма сложную электро-гидравлическую схему работы, муфта Haldex первого поколения была далека от совершенства. Haldex 2 поколения (с 2002 года)

Во втором поколении муфты произошли более качественные технические улучшения, при этом конструктивно схема работы осталась прежней.

Муфта Haldex 2 поколения

 • Муфта стала интегрирована в один блок вместе с задним дифференциалом, при этом электро-гидравлический модуль стал отдельным компонентом с возможностью легкой замены. • Электромагнитный клапан был заменен на электрогидравлический, что позволило повысить скорость работы системы. • Электрический насос муфты был заменен на более производительный. • Масляный фильтр стал полностью необслуживаемым. • Рабочий объем масла в муфте был увеличен для продления межсервисного интервала. На практике муфта стала работать быстрее, теперь для начала срабатывания системы было достаточно, чтобы разница во вращении колес составила всего 10 градусов. А полная блокировка муфты могла быть достигнута при рассогласовании вращения колес на 20 градусов.

 

Схема работы муфты Haldex второго поколения отличается только клапаном управляющим замыканием муфты

 Основной проблемой муфт Haldex первых двух поколений было то, что основной насос муфты был гидравлическим и фактически вмешательство электроники в процесс блокировки муфты сводилось к ее разблокировке (путём открытия клапана и снижения давления в гидросистеме) по команде от блоков ABS и/или ESP. Haldex 3 поколения (с 2004 года) Муфта Haldex третьего поколения не устанавливалась на автомобили Volkswagen. Впервые муфта была разработана для автомобиля Land Rover Freelander 2, а впоследствии стала применяться на полноприводных автомобилях Volvo. Главным конструктивным изменением стало внедрение еще более производительного электрического насоса и обратного клапана, с помощью которых стало возможной предварительная блокировка муфты по команде электроники. Полная блокировка муфты достигалась в течение 150 миллисекунд. Этой системе была присвоена аббревиатура PreX. Haldex 4 поколение (с 2007 года)

Начиная с четвертого поколения в конструкции муфты произошли очень серьезные изменения, которые кардинально поменяли алгоритм ее работы. Принцип действия остался прежним — передача крутящего момента с помощью пакета фрикционных дисков. Новым является то, что теперь отсутствует дифференциальный гидравлический насос и давление в гидросистеме муфты создаётся мощным электрическим насосом. Передаваемый крутящий момент корректируется блоком управления полного привода с помощью подачи сигнала на клапан управления замыкания муфты. 

  Разность скоростей вращения колёс передней и задней осей больше не является условием включения муфты полного привода. Теперь муфта полностью управляется электроникой в не зависимости от условий движения. Благодаря увеличенному почти в 10 раз (до 30 атм) предварительному давлению (по сравнению с Haldex 2 поколения) накапливаемому в гидроаккумуляторе сократилось время необходимое для полной блокировки муфты. Еще одним важным преимуществом является постоянно включенная задняя главная передача. 

Схема трансмиссии с муфтой Haldex

 Блок управления полного привода получает информацию по CAN шине от датчиков: поперечного ускорения, продольного ускорения, рысканья автомобиля, оборотов двигателя, положения педали акселератора, частоты вращения колес, выключателя стоп-сигнала и угла поворота рулевого колеса. Фактически, главный сигнал на блокировку муфты поступает от педали газа. Например, при ускорениях муфта превентивно блокируется не дожидаясь пробуксовки колес. Работа муфты хорошо заметно при прохождении поворотов под тягой — совершенно явно ощущается как тяга на задней оси доворачивает машину в поворот. Таким образом муфта работает всегда, независимо от вашего стиля вождения.

 

Муфта полного привода размещена в корпусе задней главной передачи

 Если раньше, в случае вмешательства ABS и/или ESP муфта всегда полностью размыкалась, то теперь при работе ABS муфта размыкается, а при вмешательстве ESP муфта может быть замкнута. Важный момент — муфта Haldex 4 поколения может быть установлена только на автомобили с системой ESP.

 

 Конструкция муфты упростилась в сравнении с прошлыми поколениями

 В муфте Haldex 4-го поколения используется новое масло (G 055 175 A2) в емкости 1 литр, ранее использовалось масло G 052 175 A1. Следует обратить внимание, что это масло только для муфты, и не имеет отношения к редуктору заднего моста. Масляный фильтр рассчитан на весь срок службы автомобиля, а интервал замены масла в муфте составляет 60 тысяч километров.  Часто возникает вопрос касающийся того, какой максимальный крутящий момент может выдержать многодисковое сцепление в муфте Haldex. Количество дисков в пакете фрикционной муфты зависит от модели автомобиля (от передаваемого крутящего момента). В частности для полноприводной Октавии предельный крутящий момент составляет 2000 Нм, а для модели VW Tiguan это 2400 Нм. Необходимо отметить, что коническая передача раздаточной коробки передает вращение на вал привода задней оси с повышающим коэффициентом 1,6. Это позволяет использовать вал меньшего диаметра. Соответственно в задней главной передаче частота вращения, передаваемая валом привода уменьшается в 1,6 раза. Вывод Муфта Haldex 4 поколения является одной из самых совершенных систем подключаемого полного привода представленных в мире на текущий момент (к слову, на мощнейшем Bugatti Veyron тоже используется муфта Haldex). Её конструкция очень проста и надежна, а главное преимущество по сравнению с другими системами подключаемого полного привода заключается в том, что разность скоростей вращения колес на передней и задней оси не является условием включения муфты. Электроника превентивно блокирует муфту в соответствии с дорожной обстановкой.

Муфта Haldex - что это такое?

Активные устройства, по типу муфт, у которых многодисковые мокрые сцепления используют для блокировки валов, стали значительно чаще применять в трансмиссиях современных легковых автомобилей. Давление масла давит на поршень, он сжимает диски – таким образом, происходит управление многодисковым сцеплением. Контрольно-перепускной клапан регулирует давление масла. Между колёсами одной оси, а также между задней и передней осями машины эти муфты распределяют крутящий момент.

Муфта Haldex

С гидроаккумулятором, электрическим насосом и мокрым многодисковым сцеплением выпускает муфту по патенту шведская фирма Haldex. Чтобы не было задержки в начале работы муфты, электрический насос включается только во время старта машины и, накачивая, подаёт слабое давление масла. При возникновении разности в угловых скоростях валов муфты гидравлический поршневой насос создаёт давление на поршень, который прижимает диски сцепления. Давление насоса прямо пропорционально разнице количества оборотов валов. Муфтой Haldex управляет встроенный электронный блок управления, связанный со всеми другими системами управления машиной. Эта муфта способна работать при любых скоростных режимах автомобиля, будь то движение вперёд или назад. Антиблокировочной системе муфта не мешает работать, потому что быстро включается и столь быстро выключается, а также стопроцентному контролю распределения крутящего момента на все оси. В трансмиссиях полноприводных автомобилей муфты  Haldex устанавливаются взамен устаревших обычных вязкостных муфт.

 

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости