Полный привод на автомобилях Volkswagen имеет давние традиции, если даже не считать модель Iltis и автомобили с двигателями воздушного охлаждения. В процессе развития был сделан переход от привода Syncro с муфтой вязкости к приводу 4MOTION с муфтой Haldex. В последний раз вязкая муфта устанавливалась на автомобиле Transporter предыдущей модели. Полноприводные автомобили Transporter и Golf модельного года 2004 оснащаются приводом 4MOTION с муфтой Haldex второго поколения.

Привод Syncro с вязкой муфтой

Компоновка этого повода практически не изменялась в течение длительного времени. Электроника для управления муфтой вязкости не использовалась. Нормальная работа системы ABS возможна только при применении обгонной муфты.

Привод 4MOTION с муфтой Haldex первого поколения

Преимущества муфты Haldex по сравнению с вязкой муфтой заключаются в возможности регулировки передаваемого крутящего момента в зависимости от режима движения автомобиля. При этом отпадает необходимость применения обгонной муфты, которая должна обеспечивать нормальную работу системы ABS.

Муфта Haldex модельного года 2004

При переходе от первого поколения к второму принципу действия муфты Haldex не изменился, но ее конструкция была улучшена. При этом изменялось расположение электрических и гидравлических компонентов.

Общая конструкция

Передние колеса приводятся, как обычно, через передний дифференциал. Передача мощности к задним колесам осуществляется через угловую передачу, соединенную с коробкой переднего дифференциала, карданный вал и муфту Haldex, установленную на редукторе заднего моста.

Полный привод 4MOTION автомобиля Golf модели 2004 года

Полный привод 4MOTION автомобиля Transporter модели 2004 года

Угловая передача автомобиля Golf модели 2004 года

Угловая передача автомобиля Golf модели 2004 года обеспечивает привод карданного вала с повышением частоты вращения в 1,6 раза. Так как переданный крутящий момент, при этом соответственно уменьшается, можно использовать карданный вал меньшего диаметра. В редукторе заднего моста частота вращения снова снижается в указанное выше число раз.

Угловая передача с промежуточным валом автомобиля Transporter модели 2004 года

Ввиду больших значений крутящего момента, передаваемого через трансмиссию автомобиля Transporter, частота вращения карданного вала повышается в 2,5. Для этого угловая передача дополнена промежуточной передачей. В редукторе заднего моста производится понижение частоты вращения ее величины на передних колесах.

Передача мощности через трансмиссию автомобиля Golf модели 2004 года

На карданный вал мощность передается из ведомой шестерни главной передачи через коробку дифференциала, полый вал и ведущую шестерню конической передачи.

Передача мощности через трансмиссию автомобиля Transporter модели 2004 года

Из ведомой шестерни главной передачи мощность передается на полый вал через коробку дифференциала. Полый вал жестко соединен с коробкой дифференциала. На карданный вал мощность передается через промежуточный вал и ведомую шестерню конической передачи.

Карданный вал. Автомобиль Golf модели 2004 года

Карданный вал автомобиля Golf модели 2004 оснащен двумя (упругими) дисками Харди и одним шарниром ровных угловых скоростей.

Автомобиль Transporter модели 2004 года

Карданный вал автомобиля Transporter модели 2004 года состоит из трех частей, между которыми и по его концам установлены шарниры равных угловых скоростей. Из-за большой общей длины вала предусмотрена промежуточная опора, закрепленная на кузове. Поэтому получаются относительно большие углы перегиба карданного вала. Чтобы обеспечить равномерность передаваемого крутящего момента, пришлось применить шарниры равных угловых скоростей.

Муфта Haldex

Муфта Haldex соединяет карданный вал с редуктором заднего моста. Она начинает действовать уже при частоте вращения вала двигателя 400 об/мин. Блок управления муфтой регулирует передаваемый ею крутящий момент таким образом, что при прямолинейном движении автомобиля она работает практически без проскальзывания. Это достигается за счет соответствующего сжатия пакетов муфты дисков. На автомобилях Golf и Transporter моделей 2004 применяются муфты идентичной конструкции. Они отличаются только числом дисков и элементами соединения с карданным валом.

Новые элементы в муфте Haldex модельного года 2004

В конструкцию муфты Haldex модельного года 2004 года были введены следующие изменения:

Муфта Haldex может быть снята и заменена отдельно от ведущей шестерни редуктора заднего моста, которая при этом остается в его корпусе. В последнем случае отпадает необходимость в проведении регулировки редуктора после замены муфты.
Вместо двухпозиционного электромагнитного клапана управления рабочим давлением используется регулятор давления управления муфтой с пропорционально действующим золотниковым клапаном.
Датчики давления и температуры масла объединены в одном корпусе.
Бумажный фильтр заменен фильтром с элементом из нетканого материала.
Новая муфта Haldex органически встроена в редуктор заднего моста.
Увеличено количество заливаемого в муфту масла и соответственно удлинены интервалы его изменения.

Детали и узлы муфты Haldex модельного года 2004

Редуктор заднего моста. Автомобиль Golf модели 2004 года

У автомобиля Golf 4MOTION модели 2004 года механизм блокировки заднего дифференциала отсутствует. Передаточное отношение повышающей угловой передачи равно 1,6.

Автомобиль Transporter модели 2004 года

В состав полного привода 4MOTION автомобиля Transporter модели 2004 года входят муфта Haldex, редуктор заднего моста и устанавливаемый под заказ механизм блокировки дифференциала. Передаточное отношение редуктора заднего моста равно 2,5.

Конструкции приводов заднего моста автомобилей Golf и Transporter моделей 2004 года отличаются в следующем:

у автомобиля Golf не предусмотрена блокировка дифференциала,
передаточные отношения приводов разные,
емкости для масла конструктивно отличаются,
различные элементы соединения с редуктором заднего моста,
число дисков в муфте

Устройство муфты Haldex

Полный привод 4MOTION автомобилей Golf и Transporter моделей 2004 оснащается муфтой Haldex второго поколения. Ниже приведен схематический рисунок, объясняющий его устройство.

Условия включения муфты Haldex модельного года 2004

Пакет пластин муфты Haldex начинает передавать крутящий момент при отличии в углах поворота передних и задних колес всего на 10°, а при отличии в 20° может быть передан полный момент.

Принцип действия муфты Haldex

При отличии частот вращения передних и задних колес ведущий вал муфты вращается вместе с роликом роликом насосного поршня относительно кулачковой шайбы, соединенной с ведомым валом. При этом ведомый вал вращается медленнее ведущего вала.

Знакосменные поступательные перемещения толкающего ролика передаются насосному (проводящему) поршню, движение которого используется для подачи масла, используемого в качестве рабочей жидкости.

Масло нагнетается в канал, через который оно подводится к рабочему (известному) поршню. Под воздействием давления масла рабочий поршень перемещается вправо, сжимая пакет дисков.

В результате сжатия пакета дисков ведущий вал муфты соединяется с ведомым валом. Таким образом осуществляется привод на все колеса автомобиля с передачей крутящего момента на задние колеса.

Детали и узлы муфты Haldex модельного года 2004

Компоненты муфты Haldex образуют три системы, а именно:

механические,
гидравлическую и
электронную (электрическую).

Механическая часть муфты

К основным деталям муфты Haldex относятся ведущий вал с барабаном, находящиеся с ним в зацеплении ведущие диски, ведущие ступицы с кулачковой шайбой и ведущие диски, находящиеся с ней в зацеплении. К основным деталям относится также рабочий поршень. На следующей сдвоенной странице представлен рисунок, на котором показаны практически все детали механизма муфты.

Насосные поршни, подающие масло в систему приводятся с помощью роликов. Различают наружный и внутренний поршни, каждый из которых опирается на три ролика, расположенные по окружности через 120°. Насосные поршни осуществляют по три полных хода за один оборот кулачковой шайбы. Ролики наружного и внутреннего поршней смещены на 30°, благодаря чему удлиняется фаза подачи под давлением масла. Эта мера способствует сокращению задержки срабатывания муфты. Сжимающий пакет дисков рабочий поршень также опирается на три ролика, разнесенные по кругу через 120°.

Расположенные по периметру наружные зубья ведущих дисков находятся в зацеплении с зубчатым венцом барабана муфты. Веденные диски снабжены внутренними зубьями, находящимися в зацеплении с наружными зубцами ступицы. Все диски производятся из стали.

На кулачковой шайбе предусмотрены выступы и впадины, вызывающие перемещение насосных поршней, подающих масло в систему.

Общий вид

Рабочий поршень и оба насосных поршня имеют кольцевую (тороидальную) форму. При отличии частот вращения на входе и выходе муфты выступы кулачковой шайбы набегают на ролики насосных поршней, заставляя их перемещаться вперед и назад. При этом насосные поршни подают под давлением масло, которое передается на рабочий поршень. Усилие, создаваемое рабочим поршнем, передается через ролики на упорный диск многодискового пакета, сжимая последний.

Чтобы при выключенной муфте максимально снизить силы трения, действующие между дисками, последние дополнительно разжимаются тарелочной пружиной. Пружина разжимает диски пока нет давления масла, создаваемого насосными поршнями.

Детали гидравлической системы

К гидравлической системе относятся клапаны и гидроаккумуляторы. В общей сложности в конструкции муфты предусмотрено 5 клапанов, которые открываются или закрываются под действием пружин. Это:

два впускных клапана,
два нагнетательных клапана,
один предохранительный клапан.

Гидравлический контур

Все компоненты гидравлической системы изображены на следующем рисунке. Чтобы облегчить понимание, рисунок упрощен: вместо трех пар роликов насосных поршней показаны только две пары роликов, приводимых от кулачковой шайбы. На самом деле три пары этих роликов расположены по кругу через 120°.

Гидроаккумулятор

Оснащенный пружиной гидроаккумулятор служит для стабилизации давления масла в питающей магистрали. У автомобиля Golf модели 2004 это давление поддерживается на уровне 3,2 бар, а у автомобиля Transporter модели 2004 года – на уровне 3,8 бар.

При отсутствии давления в питающей магистрали пружина аккумулятора максимально разжата и масло через аккумулятор с питающей магистрали не сбрасывается. Повышение давления питающей магистрали ограничивается на заданном уровне за счет перепуска масла из нее через аккумулятор в емкость для его сбора. При понижении давления пружина аккумулятора разжимается, уменьшая или полностью прекращая сброс масла в емкость.

Предохранительный клапан

Предохранительный клапан предотвращает подъем давления управления более 100 бар, защищая детали муфты от перегрузок. Клапан открывается, если давление на его запорный орган давление преодолевает усилие предварительно сжатой пружины. При повышении давления до 100 бар клапан открывается, перепуская масло в питающую магистраль и в емкость через гидроаккумулятор. В результате давление масла в системе снижается до заданного уровня.

Впускные клапаны

Впускные клапаны запирают магистраль питания, соединяя ее с насосными цилиндрами. Клапаны оснащены пружинами, допускающими их открытие во время всасывания. Во время нагнетания клапаны закрываются, обеспечивая подъем давления в цилиндрах насосов и соответственно под рабочим поршнем.

Нагнетательные клапаны расположены в магистрали между насосными цилиндрами и рабочим цилиндром. К этой магистрали подключен контур с предохранительным клапаном и регулятором давления управления муфтой N373. Пружины нагнетательных клапанов отрегулированы таким образом, что открываются клапаны при превышении давления под ними над давлением питающей магистрали. После открытия клапанов на рабочий поршень передается давление, создаваемое насосными поршнями. Одновременно с этим полости насосов сообщаются с регулятором давления управления муфтой N373. От величины этого давления зависит степень замыкания муфты. При обратном ходе насосного поршня (на беге действующего на него кулачка) соответствующий ему нагнетательный клапан закрывается, предотвращая падение давления, передаваемого на рабочий поршень.

Система управления муфтой. Датчики

Система управления муфтой. Исполнительные устройства

Электрические и электронные компоненты

К электрическим и электронным компонентам муфты относится датчик давления и температуры масла G437, электронасос V181 и регулятор давления управления муфтой N373. Кроме них, муфта Haldex находится под контролем собственного блока управления, известным как блок управления полным приводом J492.

Блок управления полным приводом (J492)

При переходе к муфте Haldex второго поколения блок управления полным приводом J492 был подключен к шинам силового агрегата CAN. Благодаря этому удалось повысить эффективность регулировки муфты при использовании небольшого количества собственных датчиков (в частности, датчика давления и температуры масла). Блок управления получает информацию с датчика давления и температуры масла G437 и данные о режиме движения автомобиля через шину CAN, анализирует их и устанавливает степень соответствия рабочего давления степени замыкания муфты и передаваемого момента. При активном действии системы ESP или ABS блок управления полным приводом J492 обеспечивает размыкание муфты Haldex.

Датчики, расположенные в корпусе муфты Haldex

В одном общем корпусе датчика находятся чувствительные элементы, реагирующие на изменение давления и температуры масла. Измерение температуры производится в виде чувствительного элемента с отрицательным температурным коэффициентом. Давление измеряется с помощью чувствительного элемента с тензорезисторами (DMS), включенными по схеме моста. Изменение давления приводит к изменению омического сопротивления (R) тензорезисторов. В диапазоне до 100 бар рабочее давление сменяется регулятором N373 в соответствии с режимами движения автомобиля. Данные измерения давления и температуры масла используются при выборе режимов включения муфты.

Электронасос муфты Haldex (V181)

Электронасос V181 постоянно подкачивает масло в питательную магистраль, поддерживая в нем давление, необходимое для быстрого замыкания муфты. Этот насос работает постоянно в процессе эксплуатации автомобиля, обеспечивая надежное заполнение гидравлической системы растительным маслом.

Регулятор давления управления муфтой (N373)

Управление муфтой

Ниже рассмотрены процессы, протекающие в гидравлической системе муфты при разных режимах движения автомобиля. Сначала описываются процессы, происходящие при включении зажигания и переводе двигателя на полную нагрузку.

Процессы в системе управления при включении зажигания

Если зажигание включено, но сигнал о вращении вала двигателя не поступил, давление в гидравлической системе управления отсутствует. Пружины всех клапанов расслаблены. Давление в системе не создается, масло не прокачивается.

Процессы в системе управления при полной нагрузке двигателя

При полной нагрузке двигателя золотник регулятора давления N373 полностью перекрывает поток растительного масла. При этом регулировка рабочего давления не производится. На рабочий поршень действует полное давление, создаваемое насосными поршнями. Впускные клапаны перекрывают проход масла из насосных цилиндров по направлению к электронасосу и гидроаккумулятору. Нагнетательные клапаны открываются при подаче масла насосными поршнями по направлению к рабочему поршню и закрываются при отходе насосных поршней вслед за совпадающими кулачками. При этом создается силовая связь ведущего вала муфты с ведомым валом. Максимум рабочего давления зависит от затяжки пружины предохранительного клапана. Этот клапан открывается при давлении 100 бар, перепуская масло на слив через гидроаккумулятор.

В таких случаях типичными режимами движения являются интенсивный разгон или заезд передними колесами на лед. При этом резко увеличивается разность частот вращения передних и задних колес и возникает необходимость передачи большого крутящего момента на задние колеса.

Процессы в системе управления при работе двигателя на холостом ходу

Приведение гидравлической системы в рабочее состояние:

● Включение зажигания, частота вращения коленчатого вала превышает 400 об/мин.
● Блок управления полным приводом J492 распознает ситуацию и производит команду на включение электронасоса муфты Haldex V181. Насос начинает работать и поднимает давление питания до заданного уровня (3,2 бар у автомобиля Golf модели 2004 года и 3,8 бар у автомобиля Transporter модели 2004 года).
● Поскольку частота вращения передних и задних колес отсутствует, насосные поршни не действуют.
● Впускные клапаны открываются под действием давления питания, распространяющегося на насосные цилиндры.
● Давление питания распространяется также через открытый регулятор давления управления муфтой N373 к рабочему поршню.
● Диски муфты поднимаются усилием, созданным рабочим поршнем.
● В результате гидравлическая система быстро и полностью заполняется маслом и таким образом приводится в рабочее состояние.

Процессы в системе управления при частичных нагрузках двигателя

Состояние гидравлической системы на рабочих режимах
● В гидравлической системе масло под определенным давлением питания.
● При определенных условиях движения автомобиля возникает разность частот вращения передних и задних колес.
● Насосные поршни двигаются и нагнетают масло под давлением в управляющую магистраль.
● При подаче масла впускные клапаны закрываются.
● Нагнетательные клапаны открываются, пропуская масло под давлением к рабочему поршню.
● Рабочий поршень передает давление через ролики и упорный диск на пакет муфты, сжимая их.
● Регулятор давления управления муфтой N373 перекрывает управляющую магистраль или выпускает часть масла из нее на слив в соответствии с командами, производящими блок управления полным приводом J492.
● Таким образом, муфта полностью или частично запирается в зависимости от условий движения автомобиля. При этом на задние колеса передается крутящий момент в соответствии с потребностью.