Aktivna spojka (Freelander 2)

NAPOMENA: prikazana je varijanta 3. generacije.

poz.	rezervni dio br	Ime
1	-	Kontrolni ventili - ispušna strana
2	-	Aktivni modul spojke
3	-	Kontrolni ventil / aksijalni solenoidni ventil
4	-	Senzor pritiska i temperature ulja
5	-	ulazna osovina
6	-	Elektrohidraulička pumpa
7	-	Filter ulja
8	-	Prijamnik
9	-	Kontrolni ventil - ulazna strana
10	-	Kombinirani kontrolni i premosni ventil
11	-	klip u obliku prstena
12	-	Unutarnje spojno čvorište s utorima za vanjsko čvorište.
13	-	Unutarnji i vanjski diskovi mokrog kvačila

Aktivna spojka pruža prednosti stalnog sustava pogona na sva četiri kotača, zajedno s učinkovitošću i ekonomičnošću nestalnog sustava. Spojka, smještena između diferencijala i osovine propelera, neovisna je jedinica koja obavlja mehaničke, hidrauličke i elektroničke funkcije za raspodjelu pogonske sile između prednje i stražnje osovine, s transparentnom automatskom kontrolom.

Aktivna spojka obavlja sljedeće funkcije:

• Elektronička kontrola prijenosa momenta.
• Brzo uključivanje, uzimajući u obzir potrebnu vučnu silu.
• Brzo isključivanje kako bi se osiguralo da njegov rad neće iskriviti signale brzine kotača i ometati sustav kontrole stabilnosti; ovo je posebno važno na površinama s vrlo niskim trenjem.
• Prethodno uključivanje iz mirovanja kako bi se smanjilo okretanje kotača.
• Prilikom manevriranja i parkiranja automobila nema suprotnih sila.
• Nema osjetljivosti na testove kočnica na dinamogramu šasije.

4. generacija aktivne spojke - vozila od modelske godine 2009.:

• Spojka 4. generacije nema pumpu pokretanu diferencijalnom brzinom koja se koristi na spojki 3. generacije, ali ima električnu aksijalnu pumpu većeg kapaciteta i visokotlačni akumulator.
• Servo ventil leptira za gas i osjetnik tlaka na spojki 3. generacije zamijenjeni su servo ventilom za smanjenje tlaka.
• Ventil za smanjenje tlaka limitatora zakretnog momenta na kvačilu 3. generacije zamijenjen je elektroničkim upravljačkim ventilom i upravljačkim softverom.

Aktivna spojka 4. generacije ima sljedeća poboljšanja u odnosu na prethodnu spojku 3. generacije:

• Smanjeni osnovni moment pri visokim diferencijalnim brzinama.
• Aktivacija zakretnog momenta sada se temelji na diferencijalnoj brzini.
• Precizna kontrola limitera zakretnog momenta.
• Energija pohranjena u akumulatoru tlaka rezultira smanjenjem maksimalne struje u električnoj pumpi i bržim odzivom.

Upravljački modul - spojnice 3. i 4. generacije

Upravljački modul, postavljen na kućište aktivne spojke, čini jednu jedinicu s upravljačkim ventilom/aksijalnim elektromagnetskim ventilom. Analizirajući informacije iz drugih modula i senzora vozila, upravljački modul regulira aksijalni solenoidni ventil kontrolirajući tlak hidrauličke tekućine koja djeluje na diskove spojke. Neki od modula i senzora s kojima upravljački modul komunicira navedeni su u nastavku:

• Elementi povezani žicama:
  • Kontrolni ventil / aksijalni solenoidni ventil
  • Elektrohidraulička pumpa
  • Senzor pritiska i temperature ulja
• CAN sabirnica velike brzine
  • Upravljački modul motora
  • Antiblokirajući modul kočnica/kontrola proklizavanja
  • Prekidač kontrole proklizavanja
  • Senzor skretanja vozila
  • Senzor kuta upravljanja

Aksijalni solenoidni ventil kontinuirano podešava izlazne parametre kontrolnog ventila pomoću PWM signala (širina impulsa modulirana). Tlak radnog fluida koji djeluje na diskove kvačila određuje količinu okretnog momenta koji se dovodi na stražnju osovinu.


Aktivna spojka ima ugrađene senzore tlaka ulja i temperature tako da upravljački modul može točno kontrolirati prijenos okretnog momenta u svim uvjetima rada i okoliša. Koristeći te signale, upravljački modul primjenjuje strategije za zaštitu spojke od pregrijavanja; u ekstremnim slučajevima, radi zaštite kvačila od oštećenja, kvačilo će se isključiti ako temperatura hidrauličke tekućine prijeđe 105°C. Normalan rad kvačila nastavlja se kada temperatura padne ispod 101°C.

Upravljački modul ima ugrađen dijagnostički sustav koji kontinuirano prati sustav aktivne spojke i njegove ulazne i izlazne signale. Ako upravljački modul otkrije kvar, generira se DTC (dijagnostički kod kvara). DTC-u se pristupa pomoću dijagnostičkog sustava koji je propisao Land Rover.

Elektrohidraulička pumpa

Prilikom vožnje na površinama s vrlo niskim trenjem, poput mokre trave, snijega ili leda, može doći do početnog okretanja kotača i lošeg prianjanja. S aktivnom spojkom, kotači se mogu okrenuti za gotovo 60 stupnjeva prije nego što se okretni moment može prenijeti kroz spojku.

Na trećoj generaciji spojki, kako bi se suprotstavio ovom fenomenu, Land Rover je razvio jedinstvenu visokotlačnu značajku prednabijanja koja aktivira hidraulički krug čim se motor pokrene. Zapravo, hidraulička pumpa s električnim pogonom dizajnirana je za održavanje potencijalnog okretnog momenta od 500 Nm u spojki. (Ovaj potencijal okretnog momenta za spojku 4. generacije povećan je na 1500 Nm).

Vozila opremljena sustavom Terrain Response imaju dodatnu prednost variranja razine predopterećenja za optimalnu trakciju na različitim površinama. Razina prednapunjenosti mijenja se ovisno o načinu rada Terrain Response, na primjer:

• Kada sustav Terrian Response radi u načinu rada "Special Programs Disabled", što je ekvivalentno normalnom radu vozila bez sustava Terrian Response, kada se vozilo kreće pravocrtno s pokretanjem iz mjesta, spojka 3. generacije je programiran za prijenos okretnog momenta na stražnju osovinu na razini od 500 Nm, a spojka 4. generacije - za prijenos okretnog momenta na razini od 1500 Nm. Ova strategija smanjuje gubitak trakcije pri pokretanju, bez obzira na prirodu ceste/terena. Kako vozilo ubrzava, tlak u kvačilu se smanjuje kako bi se smanjila potrošnja goriva.
• Zahvaljujući mogućnosti praćenja kuta upravljanja, spojka se može programirati tako da se kroz nju ne prenosi okretni moment. To sprječava blokiranje spojke pri manevriranju vozilom pri malim brzinama i oštrim kutovima upravljanja.
• U načinu rada Trava/Šljunak/Snijeg, spojka je programirana za održavanje prednabijanja dok se ne postignu mnogo veće brzine. Isti uvjeti vrijede čak i kada vozite malim brzinama i pod oštrim kutovima upravljanja, jer na površinama s niskim trenjem trakcija ima prednost pred blokiranjem spojke.

Za više informacija pogledajte poglavlje: Optimizacija vožnje i upravljanja (204-06 Optimizacija vožnje i upravljanja, opis i rad).

Mehanička hidraulička pumpa - spojnice 3. generacije

Kardansko vratilo spojeno je na prednji sklop diska kvačila (primarni), sklop stražnje ploče kvačila spojen je na pogonski zupčanik diferencijala (sekundarni). Zakretna ploča sa 6 hidrauličkih valjaka također je spojena na pogonski zupčanik diferencijala. Kad nema razlike u brzini između ulazne i izlazne strane kvačila, valjci su neaktivni.


Međutim, kada se prednja i stražnja osovina počnu okretati različitim brzinama, klimajuća ploča se okreće u odnosu na valjke, što stvara hidraulički pritisak. Ovaj pritisak služi za prisiljavanje suprotnih diskova spojke u poravnanje, što rezultira povećanim prijenosom okretnog momenta na stražnju osovinu. Kako se razlika u brzini između osovina povećava, hidraulički tlak dodatno gura diskove spojke jednu na drugu kako bi se povećao prijenos okretnog momenta na stražnju osovinu.

Upravljački ventil/aksijalni elektromagnetski ventil kontrolira količinu pritiska koji djeluje na diskove spojke, a time i količinu okretnog momenta koji se prenosi na stražnju osovinu. Uske proizvodne tolerancije i iznimno nisko trošenje komponenti jamče preciznu kontrolu okretnog momenta tijekom cijelog vijeka trajanja vozila.

Mehanička hidraulička pumpa - spojnice 4. generacije

Spojka 4. generacije ne koristi zakretnu ploču za mehaničko povećanje hidrauličkog tlaka, već umjesto toga koristi novu hidrauličku pumpu za stvaranje hidrauličkog tlaka i spajanje diskova kvačila. Uklanjanje zakretne ploče povećava ukupnu površinu diskova kvačila, što zauzvrat smanjuje zahtijevani hidraulički tlak. Tlak potreban za postizanje okretnog momenta od 1500 Nm smanjen je sa 100 bara za 3. generaciju spojki na 40 bara za 4. generaciju spojki.

Ulazni i izlazni položaj na spojnici 4. generacije ostaje isti kao na spojnici 3. generacije, kao što je gore opisano.

Premosni ventil

Na površinama s vrlo niskim trenjem može se stvoriti moment kočenja pogonskog sklopa, na primjer:

• obrnuti moment pri kočenju motora; ili
• prisilno kretanje kardanskog vratila od strane prednjih kotača.

To može utjecati na brzinu stražnjeg kotača, sprječavajući određivanje prave trakcije stražnjeg kotača jer je signal brzine kotača iskrivljen. Kako bi se eliminirala ova mogućnost, omogućeno je trenutačno otvaranje spojke kada se aktivira sustav stabilnosti smjera. U tu svrhu koristi se premosni ventil koji odmah smanjuje tlak u sustavu na nominalnu razinu.

Za uravnoteženje osnovnog tlaka od 4 bara (vidi dolje za detalje), kvačilo 3. generacije koristi veliku zvonastu oprugu za širenje diskova kvačila kako bi se spriječio prijenos okretnog momenta kroz kvačilo. Čak i pri 0°C prijenos okretnog momenta pada s 300 Nm na nulu unutar 10 ms. Međutim, kvačilo 4. generacije ne zahtijeva Belleville oprugu za širenje diskova kvačila jer kvačilo nema dovoljno osnovnog pritiska da spoji diskove.

Prijamnik

Što je veća udaljenost na kojoj se diskovi spojke moraju pomaknuti da bi uspostavili kontakt, to je dulje potrebno za istiskivanje hidrauličke tekućine potrebne za stvaranje pritiska i prijenos okretnog momenta. Kako bi se to spriječilo, u kvačilu 3. generacije nalazi se spremnik. Održava nazivni tlak od 4 bara u hidrauličkom krugu. Iako ovaj pritisak nije dovoljan za prijenos značajnog okretnog momenta kroz kvačilo, on gura diskove vrlo blizu jedan uz drugi, zahtijevajući vrlo malo istiskivanja tekućine kako bi se osigurao potpuni zahvat i maksimalan prijenos okretnog momenta. Puni prijenos okretnog momenta može se postići za 150 ms.

Na kvačilu 4. generacije, vrijeme aktiviranja od 150 ms postiže se upotrebom zvonaste opruge koja djeluje tako da sabija diskove zajedno (bez pokretanja prijenosa značajnog momenta kroz spojku). Budući da se pumpa ne koristi stalno za stvaranje osnovnog tlaka (kao što je bilo na spojki 3. generacije), omogućuje poboljšanje uštede goriva.

Komplet diskova mokrog kvačila

Set diskova kvačila sastoji se od 7 pari diskova, unutarnji diskovi izrađeni su od kaljenog čelika, vanjski diskovi izrađeni su od sinteriranog čelika. Diskovi spojke rade u tekućini za prijenos.

Prijenos okretnog momenta kroz set diskova kvačila ograničen je na 1500 Nm. Zbog toga niski stupnjevi prijenosa zadržavaju element pogona na prednjim kotačima za stabilnu trakciju. U visokim stupnjevima prijenosa, spojka je teoretski sposobna prenijeti svu pogonsku silu na stražnju osovinu, iako moraju postojati ekstremni uvjeti da bi se to dogodilo.