Aktívna spojka (Freelander 2)

POZNÁMKA: Zobrazený variant 3. generácie.

poz.	náhradný diel č	názov
1	-	Regulačné ventily - výfuková strana
2	-	Modul aktívnej spojky
3	-	Riadiaci ventil / axiálny solenoidový ventil
4	-	Snímač tlaku a teploty oleja
5	-	vstupný hriadeľ
6	-	Elektrohydraulické čerpadlo
7	-	Olejovy filter
8	-	Prijímač
9	-	Regulačný ventil - vstupná strana
10	-	Kombinovaný regulačný a obtokový ventil
11	-	prstencový piest
12	-	Vnútorný spojovací rozbočovač so slotmi pre externý rozbočovač.
13	-	Vnútorné a vonkajšie kotúče mokrej spojky

Aktívna spojka poskytuje výhody trvalého systému pohonu všetkých štyroch kolies spolu s účinnosťou a hospodárnosťou nepermanentného systému. Spojka, umiestnená medzi diferenciálom a hnacím hriadeľom, je nezávislá jednotka, ktorá vykonáva mechanické, hydraulické a elektronické funkcie na rozdelenie hnacej sily medzi prednú a zadnú nápravu, s transparentným automatickým ovládaním.

Aktívna spojka vykonáva nasledujúce funkcie:

• Elektronické ovládanie prenosu krútiaceho momentu.
• Rýchle zapojenie, berúc do úvahy požadovanú ťažnú silu.
• Rýchle vypnutie, aby sa zabezpečilo, že jeho prevádzka nebude skresľovať signály rýchlosti kolies a nebude zasahovať do systému riadenia stability; to je dôležité najmä na povrchoch s veľmi nízkym trením.
• Predbežné zapojenie z pokoja, aby sa minimalizovalo pretáčanie kolies.
• Pri manévrovaní a parkovaní auta nepôsobia žiadne protichodné sily.
• Žiadna citlivosť na testy bŕzd na podvozku dyno.

Aktívna spojka 4. generácie - vozidlá od modelového roku 2009:

• Spojka 4. generácie nemá čerpadlo poháňané diferenciálnymi otáčkami používané na spojke 3. generácie, ale má elektrické axiálne čerpadlo s vyššou kapacitou a vysokotlakový akumulátor.
• Servoventil škrtiacej klapky a snímač tlaku na spojke 3. generácie boli nahradené redukčným servoventilom.
• Redukčný ventil obmedzovača krútiaceho momentu na spojke 3. generácie je nahradený elektronickým riadiacim ventilom a riadiacim softvérom.

Aktívna spojka 4. generácie má oproti predchádzajúcej spojke 3. generácie nasledujúce vylepšenia:

• Znížený základný krútiaci moment pri vysokých diferenciálnych rýchlostiach.
• Aktivácia krútiaceho momentu je teraz založená na diferenciálnej rýchlosti.
• Presné ovládanie obmedzovača krútiaceho momentu.
• Energia uložená v tlakovom akumulátore má za následok zníženie maximálneho prúdu v elektrickom čerpadle a rýchlejšiu odozvu.

Riadiaci modul - spojky 3. a 4. generácie

Riadiaci modul namontovaný na skrini aktívnej spojky tvorí jeden celok s riadiacim ventilom / axiálnym solenoidovým ventilom. Analýzou informácií z iných modulov a snímačov vozidla riadiaci modul reguluje axiálny solenoidový ventil riadením tlaku hydraulickej kvapaliny pôsobiacej na spojkové kotúče. Niektoré z modulov a snímačov, s ktorými riadiaci modul komunikuje, sú uvedené nižšie:

• Prvky spojené s drôtmi:
  • Riadiaci ventil / axiálny solenoidový ventil
  • Elektrohydraulické čerpadlo
  • Snímač tlaku a teploty oleja
• Vysokorýchlostná zbernica CAN
  • Riadiaci modul motora
  • Protiblokovací modul bŕzd/preklzu
  • Spínač riadenia trakcie
  • Snímač vybočenia vozidla
  • Snímač uhla natočenia volantu

Axiálny solenoidový ventil plynule upravuje výstupné parametre regulačného ventilu pomocou PWM signálu (modulovaná šírkou impulzu). Tlak pracovnej kvapaliny pôsobiaci na spojkové kotúče určuje veľkosť krútiaceho momentu dodávaného na zadnú nápravu.


Aktívna spojka má zabudované snímače tlaku oleja a teploty, takže riadiaci modul môže presne riadiť prenos krútiaceho momentu za všetkých prevádzkových a okolitých podmienok. Pomocou týchto signálov riadiaci modul aplikuje stratégie na ochranu spojky pred prehriatím; v extrémnych prípadoch, aby bola spojka chránená pred poškodením, sa spojka vypne, ak teplota hydraulickej kvapaliny prekročí 105°C. Normálna prevádzka spojky sa obnoví, keď teplota klesne pod 101°C.

Riadiaci modul má zabudovaný diagnostický systém, ktorý nepretržite monitoruje aktívny systém spojky a jej vstupné a výstupné signály. Ak riadiaci modul zistí poruchu, vygeneruje sa DTC (diagnostický poruchový kód). K DTC sa pristupuje pomocou diagnostického systému predpísaného spoločnosťou Land Rover.

Elektrohydraulické čerpadlo

Pri jazde na povrchoch s veľmi nízkym trením, ako je mokrá tráva, sneh alebo ľad, môže dôjsť k počiatočnému pretáčaniu kolies a zlej trakcii. S aktívnou spojkou sa kolesá môžu otočiť takmer o 60 stupňov, kým sa krútiaci moment prenesie cez spojku.

Aby sa zabránilo tomuto javu, vyvinul Land Rover na spojkách 3. generácie jedinečnú funkciu vysokotlakového predplnenia, ktorá aktivuje hydraulický okruh hneď po naštartovaní motora. V skutočnosti je elektricky poháňané hydraulické čerpadlo navrhnuté tak, aby udržalo potenciálny krútiaci moment 500 Nm v spojke. (Tento potenciál krútiaceho momentu spojky 4. generácie sa zvýšil na 1500 Nm).

Vozidlá vybavené systémom Terrain Response majú ďalšiu výhodu v zmene úrovne predpätia pre optimálnu trakciu na rôznych povrchoch. Úroveň predbežného nabitia sa mení v závislosti od režimu Terrain Response, napríklad:

• Keď systém Terrian Response pracuje v režime "Special Programs Disabled", ktorý je ekvivalentný bežnej prevádzke vozidiel bez systému Terrian Response, keď sa vozidlo pohybuje v priamom smere s rozjazdom z pokoja, spojka 3. generácie je naprogramovaná na prenos krútiaceho momentu na zadnú nápravu na úrovni 500 Nm a spojka 4. generácie - na prenos krútiaceho momentu na úrovni 1500 Nm. Táto stratégia minimalizuje stratu trakcie pri rozjazde bez ohľadu na charakter vozovky/terénu. Keď vozidlo zrýchľuje, tlak v spojke sa znižuje, aby sa znížila spotreba paliva.
• Tým, že je možné sledovať uhol natočenia volantu, je možné spojku naprogramovať tak, aby sa cez ňu neprenášal žiadny krútiaci moment. Tým sa zabráni zablokovaniu spojky pri manévrovaní s vozidlom pri nízkych rýchlostiach a pri ostrých uhloch riadenia.
• V režime Tráva/Štrk/Sneh je spojka naprogramovaná tak, aby udržiavala predbežné nabíjanie až do dosiahnutia oveľa vyšších rýchlostí. Rovnaké podmienky platia aj pri jazde nízkou rýchlosťou a ostrými uhlami natočenia volantu, pretože na plochách s nízkym trením má trakcia prednosť pred blokovaním spojky.

Viac informácií nájdete v kapitole: Optimalizácia jazdy a ovládania (204-06 Optimalizácia, popis a prevádzka jazdy a manipulácie).

Mechanické hydraulické čerpadlo - spojky 3. generácie

Kardanový hriadeľ je pripojený k zostave predného spojkového kotúča (primárny), zostava zadnej spojkovej lamely je pripojená k ozubenému kolesu diferenciálu (sekundárne). Otočná doska so 6 hydraulickými valcami je tiež spojená s hnacím diferenciálom. Keď nie je rozdiel v rýchlosti medzi vstupnou a výstupnou stranou spojky, valčeky sú neaktívne.


Keď sa však predná a zadná náprava začnú otáčať rôznymi rýchlosťami, kývavá doska sa otáča vzhľadom na valce, čo vytvára hydraulický tlak. Tento tlak slúži na nútenie protiľahlých spojkových kotúčov do zarovnania, čo vedie k zvýšenému prenosu krútiaceho momentu na zadnú nápravu. Keď sa rozdiel otáčok medzi nápravami zväčší, hydraulický tlak ďalej tlačí spojkové kotúče proti sebe, aby sa zvýšil prenos krútiaceho momentu na zadnú nápravu.

Riadiaci ventil/axiálny solenoidový ventil riadi veľkosť tlaku pôsobiaceho na lamely spojky a tým aj veľkosť krútiaceho momentu prenášaného na zadnú nápravu. Prísne výrobné tolerancie a mimoriadne nízke opotrebenie komponentov zaručujú presnú reguláciu krútiaceho momentu počas celej životnosti vozidla.

Mechanické hydraulické čerpadlo - spojky 4. generácie

Spojka 4. generácie nepoužíva na mechanické zvýšenie hydraulického tlaku cyklickú dosku, ale namiesto toho využíva nové hydraulické čerpadlo na generovanie hydraulického tlaku a spojenie kotúčov spojky Odstránením cykliky sa zväčšuje celková plocha kotúčov spojky, čo zase znižuje požadovaný hydraulický tlak. Tlak potrebný na zabezpečenie krútiaceho momentu 1500 Nm bol znížený zo 100 barov pre spojku 3. generácie na 40 barov pre spojky 4. generácie.

Vstupná a výstupná poloha na spojke 4. generácie zostáva rovnaká ako na spojke 3. generácie, ako je opísané vyššie.

Obtokový ventil

Na povrchoch s veľmi nízkym trením sa môže generovať brzdný moment hnacej sústavy, napríklad:

• spätný krútiaci moment pri brzdení motorov; alebo
• nútený pohyb kardanového hriadeľa prednými kolesami.

To môže ovplyvniť rýchlosť zadného kolesa a zabrániť tomu, aby sa určila skutočná trakcia zadného kolesa, pretože signál rýchlosti kolesa je skreslený. Na vylúčenie tejto možnosti je zabezpečené okamžité otvorenie spojky pri aktivácii smerového stabilizačného systému. Na tento účel sa používa obtokový ventil, ktorý okamžite zníži tlak v systéme na nominálnu úroveň.

Na vyrovnanie základného tlaku 4 bary (podrobnosti nájdete nižšie), spojka 3. generácie využíva veľkú zvonovú pružinu na roztiahnutie kotúčov spojky, aby sa zabránilo prenosu krútiaceho momentu cez spojku. Už pri 0°C klesne prenos krútiaceho momentu z 300 Nm na nulu v priebehu 10 ms. Spojka 4. generácie však nevyžaduje pružinu Belleville na roztiahnutie kotúčov spojky, pretože spojka nemá dostatočný základný tlak na spojenie kotúčov.

Prijímač

Čím väčšia je vzdialenosť, o ktorú sa musia lamely spojky posunúť, aby sa dotkli, tým dlhšie trvá vytlačenie hydraulickej kvapaliny potrebnej na vytvorenie tlaku a prenos krútiaceho momentu. Aby sa tomu zabránilo, je v spojke 3. generácie umiestnená nádržka. V hydraulickom okruhu udržiava menovitý tlak 4 bary. Aj keď tento tlak nie je dostatočný na prenos významného krútiaceho momentu cez spojku, tlačí kotúče veľmi tesne k sebe, čo si vyžaduje veľmi malé vytlačenie kvapaliny, aby sa zabezpečilo plné zapojenie a prenos maximálneho krútiaceho momentu. Plný prenos krútiaceho momentu je možné dosiahnuť za 150 ms.

Na spojke 4. generácie je aktivačný čas 150 ms dosiahnutý použitím zvonovej pružiny, ktorá pôsobí na stlačenie kotúčov dohromady (bez spustenia prenosu významného krútiaceho momentu cez spojku). Pretože čerpadlo nie je neustále používané na vytváranie základného tlaku (ako to bolo na spojke 3.generácie), poskytuje zlepšenie spotreby paliva.

Súprava mokrých spojkových kotúčov

Sada spojkových kotúčov pozostáva zo 7 párov kotúčov, vnútorné kotúče sú z kalenej ocele, vonkajšie kotúče sú zo spekanej ocele. Spojkové kotúče pracujú v prevodovej kvapaline.

Prenos krútiaceho momentu cez súpravu spojkových kotúčov je obmedzený na 1500 Nm. Vďaka tomu si nízke prevody zachovávajú prvok pohonu predných kolies pre stabilnú trakciu. Pri vysokých prevodových stupňoch je spojka teoreticky schopná preniesť všetku hnaciu silu na zadnú nápravu, aj keď na to musia byť extrémne podmienky.