Aktív kuplung (Freelander 2)

MEGJEGYZÉS: 3. generációs változat látható.

Pozíció.	pótalkatrész sz	Név
1	-	Szabályozó szelepek - kipufogó oldal
2	-	Aktív tengelykapcsoló modul
3	-	Szabályozó szelep / axiális mágnesszelep
4	-	Olajnyomás és hőmérséklet érzékelő
5	-	bemeneti tengely
6	-	Elektrohidraulikus szivattyú
7	-	Olajszűrő
8	-	Vevő
9	-	Szabályozószelep - bemeneti oldal
10	-	Kombinált vezérlő és bypass szelep
11	-	gyűrű alakú dugattyú
12	-	Belső csatlakozó hub nyílásokkal a külső hub számára.
13	-	Nedves tengelykapcsoló belső és külső tárcsák

Az aktív tengelykapcsoló biztosítja az állandó négykerék-hajtás előnyeit, valamint a nem állandó rendszer hatékonyságát és gazdaságosságát. A differenciálmű és a kardántengely között elhelyezkedő tengelykapcsoló egy független egység, amely mechanikai, hidraulikus és elektronikus funkciókat lát el a hajtóerő elosztása érdekében az első és a hátsó tengely között, átlátszó automata vezérléssel.

Az aktív tengelykapcsoló a következő funkciókat látja el:

• A nyomatékátvitel elektronikus vezérlése.
• Gyors kapcsolódás, figyelembe véve a szükséges vonóerőt.
• Gyors leállítás annak biztosítására, hogy működése ne torzítsa a keréksebesség-jeleket és ne zavarja a stabilitásszabályozó rendszert; ez különösen fontos nagyon alacsony súrlódású felületeken.
• Előrekapcsolás álló helyzetből a kerekek kipörgésének minimalizálása érdekében.
• Nincsenek ellentétes erők manőverezéskor és az autó parkolásakor.
• Nincs érzékenység a féktesztekre a futóműdinadon.

4. generációs aktív kuplung – járművek a 2009-es modellévtől:

• A 4. generációs tengelykapcsoló nem rendelkezik a 3. generációs tengelykapcsolón használt fordulatszám-különbség-hajtású szivattyúval, hanem nagyobb teljesítményű elektromos axiális szivattyúval és nagynyomású akkumulátorral rendelkezik.
• A 3. generációs tengelykapcsoló fojtószelep szervoszelepét és nyomásérzékelőjét nyomáscsökkentő szervoszelepre cserélték.
• A 3. generációs tengelykapcsoló nyomatékhatároló nyomáscsökkentő szelepét elektronikus vezérlőszelep és vezérlőszoftver váltja fel.

A 4. generációs aktív tengelykapcsoló a következő fejlesztésekkel rendelkezik az előző 3. generációs tengelykapcsolóhoz képest:

• Csökkentett alapnyomaték nagy fordulatszám-különbségnél.
• A nyomaték aktiválása most a fordulatszám-különbségen alapul.
• Pontos nyomatékhatároló vezérlés.
• A nyomástárolóban tárolt energia az elektromos szivattyú maximális áramának csökkenését és gyorsabb reakciót eredményez.

Vezérlőmodul - 3. és 4. generációs tengelykapcsolók

Az aktív tengelykapcsoló házra szerelt vezérlőmodul egyetlen egységet alkot a vezérlőszeleppel / axiális mágnesszeleppel. Más modulokból és járműérzékelőkből származó információk elemzésével a vezérlőmodul szabályozza az axiális mágnesszelepet a tengelykapcsoló tárcsákra ható hidraulikafolyadék nyomásának szabályozásával. Az alábbiakban felsorolunk néhány modult és érzékelőt, amelyekkel a vezérlőmodul kommunikál:

• Vezetékkel összekapcsolt elemek:
  • Szabályozó szelep / axiális mágnesszelep
  • Elektrohidraulikus szivattyú
  • Olajnyomás és hőmérséklet érzékelő
• Nagy sebességű CAN busz
  • Motorvezérlő modul
  • Blokkolásgátló fék/kipörgésgátló modul
  • Kipörgésgátló kapcsoló
  • Jármű elfordulásérzékelő
  • Kormányszög érzékelő

Az axiális mágnesszelep folyamatosan beállítja a vezérlőszelep kimeneti paramétereit egy PWM jel segítségével (impulzusszélesség modulált). A tengelykapcsoló tárcsákra ható munkafolyadék nyomása határozza meg a hátsó tengelyre jutó nyomaték nagyságát.


Az aktív tengelykapcsoló beépített olajnyomás- és hőmérséklet-érzékelőkkel rendelkezik, így a vezérlőmodul minden üzemi és környezeti körülmény között pontosan tudja szabályozni a nyomatékátvitelt. Ezeket a jeleket felhasználva a vezérlőmodul stratégiákat alkalmaz a tengelykapcsoló túlmelegedés elleni védelmére; szélsőséges esetekben, hogy megóvja a tengelykapcsolót a sérülésektől, a tengelykapcsoló kiold, ha a hidraulikafolyadék hőmérséklete meghaladja a 105°C-ot. A tengelykapcsoló normál működése visszaáll, ha a hőmérséklet 101°C alá csökken.

A vezérlőmodul beépített diagnosztikai rendszerrel rendelkezik, amely folyamatosan figyeli az aktív tengelykapcsoló rendszert és annak bemeneti és kimeneti jeleit. Ha a vezérlőmodul hibás működést észlel, hibakód generálódik (diagnosztikai hibakód). A hibakód a Land Rover által előírt diagnosztikai rendszer segítségével érhető el.

Elektrohidraulikus szivattyú

Ha nagyon alacsony súrlódású felületeken, például nedves füvön, hóban vagy jégen halad, a kerekek kezdeti kipörgése és gyenge tapadása előfordulhat. Aktív tengelykapcsolóval a kerekek közel 60 fokkal elfordulhatnak, mielőtt a nyomatékot át lehetne vinni a tengelykapcsolón.

A 3. generációs tengelykapcsolókhoz a jelenség ellensúlyozására a Land Rover egyedülálló nagynyomású előtöltési funkciót fejlesztett ki, amely azonnal aktiválja a hidraulikus kört, amint a motor beindul. Valójában az elektromos meghajtású hidraulikus szivattyút úgy tervezték, hogy a tengelykapcsolóban 500 Nm potenciális nyomatékot tartson fenn. (A 4. generációs tengelykapcsoló esetében ez a nyomatékpotenciál 1500 Nm-re nőtt).


A Terrain Response rendszerrel felszerelt járművek további előnye, hogy változtatják az előterhelési szintet az optimális tapadás érdekében a különböző felületeken. Az előtöltés szintje a Terep Response módtól függően változik, például:

• Amikor a Terrian Response rendszer "Speciális programok letiltva" üzemmódban működik, ami megegyezik a Terrian Response rendszer nélküli járművek normál működésével, amikor a jármű álló helyzetből indulással egyenes vonalban halad, a 3. generációs tengelykapcsoló úgy van programozva, hogy 500 Nm-es nyomatékot adjon át a hátsó tengelyre, a 4. generációs tengelykapcsoló pedig 1500 Nm-es nyomatékot. Ez a stratégia minimálisra csökkenti a tapadás elvesztését indításkor, függetlenül az út/terep jellegétől. Ahogy a jármű felgyorsul, a tengelykapcsoló nyomása csökken az üzemanyag-fogyasztás csökkentése érdekében.
• A kormányzási szög nyomon követésével a tengelykapcsoló úgy programozható, hogy ne kerüljön át rajta nyomaték. Ez megakadályozza, hogy a tengelykapcsoló blokkoljon, amikor a járművel alacsony sebességgel és éles kormányszögben manőverez.
• Fű/kavics/hó üzemmódban a tengelykapcsoló úgy van programozva, hogy fenntartsa az előtöltést, amíg sokkal nagyobb sebességet nem ér el. Ugyanezek a feltételek érvényesek még alacsony sebességgel és éles kormányszögeknél is, mivel alacsony súrlódású felületeken a tapadás elsőbbséget élvez a tengelykapcsoló blokkolásával szemben.

További információkért lásd a következő fejezetet: Utazás és kezelés optimalizálása (204-06 Utazás és kezelés optimalizálása, leírása és működése).

Mechanikus hidraulikus szivattyú - 3. generációs csatlakozók

A kardántengely az első tengelykapcsoló tárcsaegységhez van csatlakoztatva (elsődleges), a hátsó tengelykapcsoló lemez szerelvény a differenciálmű hajtóműhöz csatlakozik (másodlagos). A 6 hidraulikus görgős lengőlemez szintén a differenciálmű hajtóműhöz csatlakozik. Ha nincs sebességkülönbség a tengelykapcsoló bemeneti és kimeneti oldala között, a görgők inaktívak.

Amikor azonban az első és a hátsó tengely különböző sebességgel forogni kezd, a lengőlemez a görgőkhöz képest elfordul, ami hidraulikus nyomást hoz létre. Ez a nyomás arra szolgál, hogy az ellentétes tengelykapcsoló tárcsákat egy vonalba kényszerítse, ami megnövekedett nyomatékátvitelt eredményez a hátsó tengely felé. A tengelyek közötti fordulatszám-különbség növekedésével a hidraulikus nyomás tovább nyomja egymáshoz a tengelykapcsoló tárcsákat, hogy növelje a nyomatékátvitelt a hátsó tengelyre.

A vezérlőszelep/axiális mágnesszelep szabályozza a tengelykapcsoló tárcsákra ható nyomás mértékét és ezáltal a hátsó tengelyre továbbított nyomaték mértékét. A szigorú gyártási tűrések és a kivételesen alacsony alkatrészkopás garantálja a pontos nyomatékszabályozást a jármű teljes élettartama alatt.

Mechanikus hidraulikus szivattyú – 4. generációs csatlakozók

A 4. generációs tengelykapcsoló nem használ lengőtárcsát a hidraulikus nyomás mechanikus növelésére, hanem egy új hidraulikus szivattyút használ a hidraulikus nyomás létrehozására és a tengelykapcsoló tárcsák összeillesztésére. A lengőtárcsák eltávolítása megnöveli a tengelykapcsoló tárcsák teljes felületét, ami viszont csökkenti a kívánt hidraulikus nyomást. Az 1500 Nm-es nyomaték biztosításához szükséges nyomást a 3. generációs tengelykapcsoló 100 bar-ról 40 bar-ra csökkentették a 4. generációs tengelykapcsolóknál.

A 4. generációs csatoló bemeneti és kimeneti helyzete ugyanaz marad, mint a 3. generációs csatolón, a fent leírtak szerint.

Bypass szelep

Nagyon alacsony súrlódású felületeken a hajtáslánc fékezőnyomatéka generálható, például:

• fordított nyomaték a motorok fékezésekor; vagy
• a kardántengely kényszermozgása az első kerekek által.

Ez befolyásolhatja a hátsó kerék sebességét, megakadályozva a valódi hátsó kerék tapadás meghatározását, mivel a keréksebesség jel torz. Ennek a lehetőségnek a kiküszöbölésére a tengelykapcsoló azonnali nyitása biztosított, ha az iránystabilizáló rendszer aktiválódik. Erre a célra egy bypass szelepet használnak, amely azonnal csökkenti a nyomást a rendszerben a névleges szintre.

A 4 bar alapnyomás kiegyenlítésére (lásd alább a részleteket), a 3. generációs tengelykapcsoló egy nagy belleville rugót használ a tengelykapcsoló tárcsák szétterítésére, hogy megakadályozza a nyomaték átvitelét a tengelykapcsolón. A nyomatékátvitel még 0°C-on is 300 Nm-ről nullára csökken 10 ms alatt. A 4. generációs tengelykapcsolóhoz azonban nincs szükség Belleville-rugóra a tengelykapcsolótárcsák szétterítéséhez, mert a tengelykapcsolónak nincs elég alapnyomása a tárcsák összeillesztéséhez.

Vevő

Minél nagyobb távolságra kell elmozdítani a tengelykapcsoló tárcsákat, hogy érintkezzenek, annál hosszabb ideig tart a nyomás növeléséhez és a nyomaték átviteléhez szükséges hidraulikafolyadék kiszorítása. Ennek ellensúlyozására a 3. generációs tengelykapcsolóban egy tartály található. 4 bar névleges nyomást tart fenn a hidraulikus körben. Bár ez a nyomás nem elegendő a jelentős nyomaték tengelykapcsolón keresztüli átviteléhez, nagyon szorosan egymáshoz kényszeríti a tárcsákat, és nagyon kis folyadékkiszorításra van szükség a teljes bekapcsoláshoz és a maximális nyomatékátvitelhez. A teljes nyomatékátvitel 150 ms alatt érhető el.

A 4. generációs tengelykapcsolón 150 ms aktiválási idő érhető el egy belleville rugó használatával, amely a tárcsákat összenyomja (anélkül, hogy jelentős nyomatékot adna át a tengelykapcsolón). Mivel a szivattyút nem használják folyamatosan az alapnyomás létrehozására (mint a 3. generációs kuplungnál volt), javítja az üzemanyag-fogyasztást.

Nedves kuplungtárcsa készlet

A kuplungtárcsa készlet 7 pár tárcsából áll, a belső tárcsák edzett acélból, a külső tárcsák szinterezett acélból készülnek. A tengelykapcsoló tárcsák a sebességváltó folyadékban dolgoznak.

A tengelykapcsoló tárcsakészleten keresztüli nyomatékátvitel 1500 Nm-re korlátozódik. Ennek köszönhetően az alacsony sebességfokozatok megtartják az elsőkerék-meghajtó elemet a stabil tapadás érdekében. Magas sebességfokozatban a tengelykapcsoló elméletileg képes az összes hajtóerőt a hátsó tengelyre átvinni, bár ehhez extrém körülményeknek kell lenniük.