Как это работает: системы интеллектуального полного привода Haldex

6 августа 2013 • АвтоПортал • 13519 просмотров • Прокомментировать статью

Вам понравился материал? Поделитесь с друзьями!



В новом материале рубрики "Как это работает" мы подробно опишем подключаемый полной привод с муфтой Haldex.

Напомним, в предыдущем материале мы рассказывали о разных вариантах систем полного привода. В этой публикации - поговорим сугубо о Haldex.

Для примера возьмем автомобили концерна Volkswagen, который одним из первых начал создавать трансмиссии с такой схемой полного привода. Изначально вискомуфта позволяла включить полный привод  лишь при явном проскальзывании - когда помощь второй оси иногда уже была бесполезной. Кроме того, она не могла определить причины проскальзывания и скорректировать свою работу. 

С появлением муфты Haldex был сделан гигантский рывок в создании современного полного привода. С помощью компьютера удалось в процессе настройки работы муфты учесть ряд  дополнительных параметров. Теперь проскальзывание не является единственной составляющей для регулировки распределения тягового усилия. Динамические параметры движения автомобиля также влияют на принятие решения электроникой. В компьютер поступает необходимая информация о скорости, параметрах движения в поворотах, режимах тяги и торможения двигателем, что дает возможность оптимально реагировать на изменение режимов движения.

Переход на новый вариант включения полного привода еще и относительно дешев, поскольку муфта Haldex достаточно компактна и устанавливается на место вискомуфты, которая применялась в прежнем приводе. То есть, на картере главной передачи.


Схема полного привода с гидромуфтой


Крутящий момент передается на карданный вал через коробку передач, главную передачу передней оси и привод передней оси. Он связан с муфтой “Haldex”. По команде компьютера, она имеет возможность включать или выключать передачу крутящего момента на заднюю ось.

Теперь чуть подробнее остановимся на конструкции самой муфты Haldex. Муфта состоит из пакета фрикционов (дисков сцепления). Часть дисков соединены с входным валом муфты, часть с выходным. Для включения передачи крутящего момента между валами необходимо сомкнуть между собой фрикционы. Происходит это под давлением масла, нагнетаемого встроенным в муфту насосом. Его работа начинается в момент ускорения ведущего вала относительно ведомого (пробуксовки колес), в муфтах первого и второго поколений, или с помощью электродвигателя - в последующих. 

Муфта Haldex I поколения. Принцип действия: передача крутящего момента с помощью пакета фрикционов (дисков сцепления), сжимаемых между собой под давлением масла. Насос, создающий давление работает за счет разницы во вращении колес передней и задней осей. 

Недостатки: Давление в гидросистеме создается только при пробуксовке. Соответственно, не всегда вовремя.

Муфта Haldex II поколения. Во втором поколении муфты произошли технические улучшения (более качественные детали, изменилась форма муфты), при этом конструктивно схема работы осталась прежней.

Недостатки: Давление в гидросистеме создается только при пробуксовке. Соответственно, не всегда вовремя.

Муфта Haldex III поколения. Принцип действия: давление в гидросистеме муфты создается электрическим насосом. На автомобилях Volkswagen не применялась. Была разработана для автомобиля Land Rover Freelander 2. Позднее нашла применение на полноприводных автомобилях Volvo.

Главным конструктивным изменением стало внедрение производительного электрического насоса - появилась возможность предварительной блокировки муфты до начала пробуксовки колес. Полная блокировка муфты достигается в течение 150 миллисекунд. Этой системе была присвоена аббревиатура PreX. Разность скоростей вращения колес передней и задней осей больше не является условием включения муфты полного привода. Пакет пластин муфты Haldex начинает передавать крутящий момент при различии в углах поворота передних и задних колес всего на 10°, а при различии в 20° может быть передан полный момент. 

Муфта Haldex IV-V поколений. Принцип действия: принцип работы тот же, что и у муфты 3-го поколения. Изменился алгоритм обработки сигнала (стал поступать быстрее), а также немного изменилось качество применяемых материалов.

Преимущества Haldex последних поколений

Всегда ли есть необходимость муфте передавать крутящий момент, даже если есть разность вращения передней и задней оси? В некоторых случаях есть необходимость отключать муфту. В зависимости от различных параметров движения автомобиля. 

Haldex последних поколений учитывает не только пробуксовку колес, но и другие условия — движение в повороте, скорость автомобиля, скорость и угол нажатия педали газа, а также движение в режиме принудительного холостого хода или в тяговом режиме. В этом случае и сказывается преимущество гидромеханической муфты с электронным управлением. Так как включение и выключение (и даже степень передачи крутящего момента) можно регулировать по команде компьютера.

Еще один важный момент — в первых поколениях, в случае вмешательства ABS и/или ESP муфта размыкалась. То есть, например, в заносе, когда ESP пыталась выровнять авто и/или водитель нажимал на тормоз до срабатывания ABS, машина не могла быть полноприводной. Следовательно - эффективность системы полного привода можно было считать сомнительной. Теперь же при вмешательстве ESP муфта может быть замкнута, а вот при работе ABS по-прежнему размыкается. То есть, при заносе, когда система стабилизации пытается вернуть автомобиль в исходное положение, Haldex помогает ей в этом. ESP работает в паре с муфтой Haldex IV или V поколения, поэтому два последних поколения Халдекса устанавливаются исключительно на автомобили с системой ESP. 

Разгон автомобиля в обычных условиях

Работа полного привода

Даже при штатном разгоне (без усердного ускорения) автомобиля может возникнуть пробуксовка передних колес. В этом происходит включение муфты Haldex с распределением тягового усилия на все четыре колеса. 

В муфтах I и II поколений муфта замыкается с момента пробуксовки ведущих колес.

В муфтах III, IV и V поколений муфта замыкается задолго до начала пробуксовки. Компьютер подает команду, анализируя с какой скоростью, и на какой угол выжата педаль газа.


 

 

Проскальзывание переднего колеса

Работа полного приводаПри пробуксовке одного из передних колес вся мощность передается на задний мост. 

 

 

 

 

 

 


Пробуксовывание одного из задних колес

Работа полного приводаПробуксовка одного из колес на задней оси невозможно.

 


Пробуксовывание одного переднего и одного заднего колеса (диагональное вывешивание)

Работа полного привода

В этом случае, теоретически, тяговые усилия на колесах отсутствуют, это объясняется уравновешивающим действием дифференциалов передней и задней осей. 

 

Приведем пример работы системы в реальной жизни 

Автомобиль едет по асфальтированному шоссе. В этом случае хватает и одной пары ведущих колес. Компьютер не подает команд муфте - в этом случае на переднюю ось распределяется до 95% крутящего момента. За счет вязкости масла в муфте сохраняется легкий «преднатяг» на заднюю ось. 

Энергетические потери минимальны и расход топлива, соответственно, тоже. Но стоит, скажем, переднему колесу попасть на скользкую поверхность и возникнуть пробуксовке, как датчики ABS незамедлительно сигнализирует об этом системе управления. Тогда фрикционы сжимаются, и на заднюю ось перекидывается необходимый крутящий момент. При необходимости может быть передано до 100% крутящего момента. 

Или другой пример...

Автомобиль проходит поворот, и вдруг переднюю ось начинает сносить. Датчики смещения фиксируют это и подают сигнал. Блок подает команду на муфту, и часть момента перебрасывается на заднюю ось, позволяя скорректировать траекторию.

Электронные системы полного привода совершенствуются из года в год.  Но, тем не менее, до сих пор мы слышим мнения, что электроника это ненадежно. Мол, пока она среагирует на пробуксовку, автомобиль может занести, а если вы двигаетесь по пересеченной местности, колеса закопаются в грунт. Только мифы эти зародились в те времена, когда системы интеллектуального полного привода только делали свои первые шаги. Недостатки первых разработок уже давно устранены, и дальнейшее совершенствование зависит от оптимизации алгоритмов обработки сигналов от различных датчиков и повышенное быстродействие системы. Сегодня по сигналу блока управления электроника вступает в работу всего через 0,015 с после обнаружения потенциальной опасности ухода с курса или риска "закопаться". Это быстрее, чем моргает человек...


Понравилась статья?


rss Подпишитесь на наш RSS канал    

Поделитесь в: