Про Haldex і спецрідина для нього
1. Призначення муфти HaldexЗастосування багатодискової фрикційної муфти фірми Haldex з електрогідравлічним керуванням дозволило ввести електронне керування повним приводом автомобіля. Блок управління муфти фірми Haldex враховує не тільки пробуксовування коліс, але й умови руху - рух на повороті, швидкість автомобіля, а також рух на примусовому режимі холостого ходу або в тяговому режимі.
У муфтах Haldex першого та другого поколінь різниця швидкостей обертання передньої та задньої осей автомобіля використовується для роботи насоса муфти, що створює робочий тиск олії. Насос складається з кулачкового диска, приводного ролика та двох працюючих паралельно поршнів. Під впливом тиску олії поршень стискає пакет фрикційних дисків. Величина зусилля стиску визначає переданий крутний момент. Впускний та напірний клапани, а також клапан з електронним керуванням та блок управління регулюють тиск, що стискає фрикційні диски муфти.
Муфта повного приводу IV покоління (див. малюнок 1) і попередня модель муфти Haldex мають однаковий принцип дії - передача моменту, що крутить, за допомогою пакету фрикційних дисків. Новим є те, що тиск у гідросистемі муфти створюється електричним насосом. Переданий момент, що крутить, коригується блоком управління повного приводу за допомогою подачі сигналу на клапан управління замикання муфти.Різниця швидкостей обертання коліс передньої та задньої осей більше не є умовою включення муфти повного приводу.
Основні особливості конструкції муфти: багатодискова фрикційна муфта з електрогідравлічним управлінням вбудована в картер задньої головної передачі;спрощена (порівняно з попередніми моделями) гідравлічна система; керування насосом оптимізовано в залежності від тиску, необхідного в даний момент.
Управління муфтою можливе незалежно від умов руху, при цьому досягаються швидке збільшення моменту, що крутить, за допомогою випереджуючого управління, задня головна передача постійно включена, муфта Haldex сумісна без обмежень з електронними системами управління гальмами.
2. Пристрій і принципи роботи Haldex 4 Для початку (тут розглядається тільки Haldex 4 як в а/м Volvo 2011MY) можна взяти документацію з VIDA, але більш детально робота муфти описана в [1]. Важливі розуміння моменти виділеніжирним курсивом.
За допомогою муфти повного приводу проводиться керована передача моменту, що крутить, від передньої до задньої осі автомобіля. Величина крутного моменту, що передається муфтою на задню вісь, визначається ступенем замикання муфти . Основні компоненти муфти наведено малюнку 2.
Ступиця рухається від валу приводу задньої осі через фланцеве з'єднання (див. рисунок 4 а).
На зубчастий зовнішній вінець маточини встановлений пакет фрикціонів, що передають при замиканні муфти момент, що крутить, на барабан, що виконує роль корпусу пакета фрикціонів (див. малюнок 4 б). Барабан має внутрішній вінець, що входить у зачеплення із сталевими дисками пакету фрикціонів. Через шліцеве з'єднання барабан встановлений вал-шестерня головної передачі (ГП). Також малюнку 4 (б) схемотично представлений поршень пакету фрикционов.
Поршень пакету фрикціонів має форму кільця. При замиканні муфти зусилля, що додається до поршня, передається через голчастий підшипник на пакетфрикційних дисків. Сам поршень не обертається, пакет замкнутих фрикційних дисків обертається із частотою обертання валу приводу. Важливим елементом конструкції є тарілчаста пружина поршня (див. малюнок 4 в), що підпирає поршень до пакету фрикційних дисків, завдяки чому вибирається зазор між пакетом фрикційних дисків і голчастим підшипником.
N.B.Тарілчаста пружина муфти завжди злегка підтискає пакет фрикціонів, тому навіть буксирування з вивішеною передньою віссю автомобіля має здійснюватися не далі 50 км зі швидкістю не більше 50 км/год.(Запам'ятайте цей момент!)
Електрогідравлічна частина муфти складається з насоса муфти Haldex, масляного фільтра, тиску акумулятора і клапана управління замикання муфти.
Насос муфти Haldex – аксіально-поршневий, встановлений у нижній частині муфти повного приводу. Він створює тиск у гідросистемі муфти. Насос регулярно заповнює акумулятор тиску гідросистеми муфти. Робота насоса регулюється блоком керування повного приводу, залежно від необхідного тиску.
На малюнку 5 представлено схему внутрішнього пристрою насоса.
У кожному отворі блоку циліндрів насоса розміщено поршень, що направляє стрижень і зворотна пружина. За допомогою похилої шайби з кульковим підшипником поршня і направляючого стрижня при обертанні блоку циліндрів насоса повідомляється зворотно-поступальний рух, який призводить до всмоктування масла в нижньому положенні циліндра і подачі масла тиском у верхньому положенні циліндра (після повороту 8 циліндра). При відмові насоса муфти Haldex тиск олії в гідросистемі не підтримується. Внаслідок цього відсутня передача моменту, що крутить, на задню вісь автомобіля.
Масляний фільтр -необслуговуваний, із волоконним наповненням. У корпусі масляного фільтра розміщений зворотний клапан, що перешкоджає зниженню тиску олії у всмоктувальній магістралі насоса муфти Haldex. Вважається, що система нормально працює весь термін служби. На основі досвіду обслуговування а/м марки Вольво на кількох СТОА, на практиці рекомендується міняти разом з маслом системи кожні 60 тисяч км, кожні 30 тисяч проводити ревізію рідини Haldex через заливну пробку шприцем. Чистаоригінальнарідина муфти прозора, має трохи жовтуватий колір [2, 3].
Найважливішим елементом муфти є акумулятор тиску (див. рис. 6).
Акумулятор тиску (АТ) виконаний дуже компактним завдяки використанню трьох співвісних пружин стиснення, він встановлений у верхній частині муфти. Сила стиснення пружин дозволяє акумулятору підтримувати тискмасла в гідросистемі на рівні 30 бар (3 МПа!).
На верхньому зображенні рисунка 6 система без тиску — АТ пружини розвантажені. На наступному зображенні масляний насос нагнітає рідину в камеру нагнітання акумулятора під робочим тиском 30 бар. Пружини поршня стискаються. Якщо тиск рідини перевищить 30 бар, завдяки конструкції поршня відкриваються перепускні канали і частина рідини зливається в масляний бак. Дана ситуація продемонстрована на нижньому зображенні малюнка 6.
Таким чином ми розглянули практично всі основні елементи конструкції муфти Haldex, за винятком принципу керування муфтою та клапана керування замиканням муфти.
На малюнку 7 представлено схему пристрою електрогідравлічної системи муфти.
Виконавчим механізмом системи керування замиканням муфти є електромагнітний клапан керуваннямзамиканням (КЗМ) (див. рисунок 8).
Фактично КЗМ є лінійним соленоїдом. Він регулює тиск у циліндрі поршня фрикційної муфти.Тиск масла зростає пропорційно силі струму управління, що подається на клапан.
Завдяки роботі насоса муфти Haldex та наявності акумулятора тиску в живильній магістралі гідросистеми підтримується тиск 30 бар. (див. рисунок 8, зображення 1). При подачі струму на котушку електромагніта виникає пропроціональна сила струму зусилля, що штовхає золотник вгору, завдяки чому відкривається канал. Таким чином задається робочий тиск у порожнині поршня фрикційної муфти. (див. рисунок 8, зображення 2).
Робочий тиск впливає на поршень і стінки регулювальної камери золотника. Сила від тиску масла на стінки регулювальної камери діє в тому ж напрямку, що й сила опору пружини стиску. Зусилля електромагніта спрямоване у протилежному напрямку. Таким чином, при досягненні необхідної величини робочого тиску встановлюється рівновага сил, при цьому перепускний канал закривається.
Таким чином, робочий тиск підтримується на постійному рівні (див. малюнок 8, зображення 3).
Управління електрогідравлічною системою здійснюється завдяки блоку керування муфтою Haldex, встановленому на корпусі муфти з головною передачею та диференціалом. На XC90 цей блок часто викрадають.
Даний блок отримує по шині CAN сигнали від модулів гальмівної системи і систем стабілізації руху, за цими даними розраховує необхідний тиск в гідросистемі муфти для оптимального відповідності зусилля стиснення пакета фрикційних дисків муфти повного приводу і переданого при цьому моменту, що крутить момент умов руху. Блокуправління регламентує час роботи насоса та подає сигнали на КЗМ. Величина тиску в гідросистемі визначається лише положенням КЗМ. Також на платі блоку управління встановлено датчик температури олії в системі.
При пуску двигуна автомобіля вмикається насос муфти Haldex. Насос подає масло через масляний фільтр в напірну магістраль до акумулятора тиску до тих пір, поки в гідросистемі не буде досягнуто тиск 30 бар. По сигналу від блоку управління повного приводу КЗМ закривається таким чином, що відбувається утримання створеного в порожнині поршня робочого тиску. Поршень своєю чергою стискає пакет фрикційних дисків. На малюнку 9 наведено схему малюнка 8 при створенні робочого тиску в системі.
За будь-яких умов руху автомобіля в живильній магістралі між насосом і КЗМ за допомогою АТ підтримується постійний тиск на рівні 30 бар. Регулювання робочого тиску провадиться тільки КЗМ. Величина робочого тиску визначає зусилля на поршні, необхідне за умовами руху. Робочий тиск може перебувати в межах від 0% - при гальмуванні до 100% - при торканні та розгоні (30 бар - максимальний тиск масла, що створюється в гідросистемі).
Висновки: 1. механічна частина муфти Haldex заснована на стисненні пакета фрикціонів 2. управління муфтою здійснюється постійно в будь-яких дорожніх умовах за сигналами із систем керування гальмуванням та стабілізації руху 3.пакет фрикціонів практично завжди знаходиться в режимі пробуксовкиза рахунок, по-перше, тарілчастої пружини, що злегка притискає пакет навіть у стані спокою, по-друге, при русі автомобіля по дорозі, коли на задню вісь у поворотах, розгонах, прослизанні коліс передньої осі передається необхідний момент 4. длядосягнення швидких реакцій муфти в будь-яких умовах (втручання DSTC, наприклад)в системі створюється дуже високий тиск до 30 бар, з опису конструкції та роботи випливає, щозазори між дисками та фрикціонами в пакеті фрикціонів мінімальні
Можете порівняти ці режими з режимами роботи фрикціонів в АКПП, де постійне пробуксовування пакету фрикціонів є несправністю, тиск зазвичай не перевищує 10 бар, а температури вище 100 градусів вже критичні.
Я попросив для РФ-аналізу складу поверхні диск із пакету фрикціонів Haldex, але вже за непрямими даними можна говорити, що це металокераміка, а не кевлар чи вуглецеві композити. Тобто принципово інші фрикційні характеристики та інші умови роботи, хоча сама по собі конструкція фрикційного механізму Haldex новизною не відрізняється, але він криється в деталях.
3. Порівняння рідин Dextron III і спецрідини HaldexТепер розглянемо опис технічної рідини для Haldex. З [2] слід, що рідина зберігаєпостійні (якщо дослівно - однорідні) фрикційні властивостіна всьому терміні служби, здатна працювати при температурах140 градусів Цельсія та 30 бар, не втрачаючи властивостей, забезпечуєвисокі характеристики тертяя і запобігає переривчастому ковзанню в муфті,має стабільно високі характеристики зсуву. При цьому олія дуже рідка - при 100 градусах має кінематичну в'язкість 5,30 сСт, при 40 - 25,2 сСт. Тобто АТФ класу Dextron III з його
35-40 сст при 40 градусах і 7,7 сст при 100 вже явно не пахне. Це навіть нижче, ніж у Toyota WS, Mercon LV, Dextron VI.
Цитата з [3]: Важлива інформація Компанія Volvo розробила цю олію спільно з постачальникомфрикційні муфти для повнопривідних автомобілів. Продукт поставляється тільки як деталь арт. № 31325136 та 9487308 і не може бути придбаний як звичайна олія.
Справді, Statoil не постачає рідину Haldex під своїм брендом.
З [4] бачимо приблизний перелік компонентів (хто близький до хімії можуть перевірити CAS-номера): 1. високоочищені мінеральні олії CAS 989987-80-2 > 90% (мас) 2. сульфонові кислоти, нафтопродукти (які?), солі кальцію 3 роки Мітки: витратні матеріали