Aktywne sprzęgło (Freelander 2)

UWAGA: pokazano opcję 3. generacji.

Poz.	Nr części zamiennej	Nazwa
1	-	Zawory regulacyjne - strona wylotowa
2	-	Aktywny moduł sprzęgła
3	-	Zawór sterujący/osiowy zawór elektromagnetyczny
4	-	Czujnik ciśnienia i temperatury oleju
5	-	Wał wejściowy
6	-	Pompa elektrohydrauliczna
7	-	Filtr oleju
8	-	Odbiornik
9	-	Zawór zwrotny – strona wlotowa
10	-	Połączony zawór zwrotny i obejściowy
11	-	Tłok w kształcie pierścienia
12	-	Piasta łącząca wewnętrzna z wypustami do piasty zewnętrznej.
13	-	Wewnętrzne i zewnętrzne tarcze mokrego sprzęgła

Aktywne sprzęgło zapewnia zalety pełnoetatowego układu napędu na wszystkie koła z wydajnością i ekonomią układu niepracującego w pełnym wymiarze czasu pracy. Sprzęgło, umieszczone pomiędzy mechanizmem różnicowym a wałem napędowym, jest samodzielną jednostką spełniającą funkcje mechaniczne, hydrauliczne i elektroniczne w celu rozdziału siły napędowej pomiędzy przednią i tylną osią, z przejrzystym sterowaniem automatycznym.



Aktywne sprzęgło spełnia następujące funkcje:

• Elektroniczne sterowanie przenoszeniem momentu obrotowego.
• Szybkie załączanie w oparciu o wymaganą siłę uciągu.
• Szybkie wyłączanie, aby zapewnić, że działanie nie zniekształca sygnałów prędkości kół ani nie zakłóca kontroli stabilności; jest to szczególnie ważne na powierzchniach o bardzo niskim współczynniku tarcia.
• Rozpocznij od odpoczynku, aby zminimalizować poślizg kół.
• Podczas manewrowania i parkowania samochodu nie działają żadne przeciwne siły.
• Testowanie hamulców na hamowni podwoziowej nie jest czułe.

Aktywne sprzęgło 4. generacji - pojazdy od roku modelowego 2009:

• Sprzęgło czwartej generacji nie posiada pompy różnicowej stosowanej w sprzęgle trzeciej generacji, ale jest wyposażone w elektryczną pompę osiową o większej wydajności i akumulator wysokociśnieniowy.
• Popychacz przepustnicy trzeciej generacji i czujnik ciśnienia sprzęgła zostały zastąpione zaworem popychacza redukcji ciśnienia.
• Zawór nadmiarowy ogranicznika momentu obrotowego w sprzęgle Gen 3 został zastąpiony elektronicznym zaworem sterującym i oprogramowaniem sterującym.

Aktywne sprzęgło Gen 4 ma następujące ulepszenia w porównaniu z poprzednim sprzęgłem Gen 3:

• Zmniejszony podstawowy moment obrotowy przy dużych prędkościach różnicowych.
• Aktywacja momentu obrotowego jest teraz zależna od prędkości różnicowej.
• Precyzyjne sterowanie ogranicznikiem momentu obrotowego.
• Energia zmagazynowana w akumulatorze ciśnieniowym powoduje niższy prąd maksymalny w pompie elektrycznej i szybszą reakcję.

Moduł sterujący - sprzęgła III i IV generacji

Moduł sterujący zamontowany na obudowie sprzęgła aktywnego stanowi integralną całość z zaworem sterującym/zaworem elektromagnetycznym osiowym. Analizując informacje z innych modułów i czujników pojazdu, moduł sterujący reguluje osiowy elektrozawór, kontrolując ciśnienie płynu hydraulicznego działającego na tarcze sprzęgła. Poniżej wymieniono niektóre moduły i czujniki, z którymi komunikuje się moduł sterujący:

• Elementy łączone przewodami:
  • Zawór sterujący/osiowy zawór elektromagnetyczny
  • Pompa elektrohydrauliczna
  • Czujnik ciśnienia i temperatury oleju
• Szybka magistrala CAN
  • Moduł sterujący silnika
  • Moduł zapobiegający blokowaniu hamulców/kontroli trakcji
  • Przełącznik kontroli trakcji
  • Czujnik odchylenia pojazdu
  • Czujnik kąta skrętu

Osiowy zawór elektromagnetyczny w sposób ciągły reguluje moc zaworu sterującego za pomocą sygnału PWM (modulacja szerokości impulsu). Ciśnienie płynu roboczego działające na tarcze sprzęgła decyduje o wielkości momentu obrotowego dostarczanego na tylną oś.

Aktywne sprzęgło ma wbudowane czujniki ciśnienia i temperatury oleju, dzięki czemu moduł sterujący może dokładnie kontrolować dostarczanie momentu obrotowego we wszystkich warunkach pracy i otoczenia. Wykorzystując te sygnały, moduł sterujący stosuje strategie zabezpieczające sprzęgło przed przegrzaniem; w skrajnych przypadkach, aby zabezpieczyć sprzęgło przed uszkodzeniem, sprzęgło zostaje rozłączone, jeśli temperatura płynu hydraulicznego przekroczy 105°C. Normalna praca sprzęgła zostaje wznowiona, gdy temperatura spadnie poniżej 101°C.



Moduł sterujący posiada wbudowany system diagnostyczny, który w sposób ciągły monitoruje aktywny układ sprzęgła oraz jego sygnały wejściowe i wyjściowe. Jeśli moduł sterujący wykryje awarię, generowany jest kod DTC (diagnostyczny kod usterki). Dostęp do kodu DTC można uzyskać za pośrednictwem zalecanego przez firmę Land Rover systemu diagnostycznego.

Pompa elektrohydrauliczna

Podczas jazdy po nawierzchniach o bardzo niskim współczynniku tarcia, takich jak mokra trawa, śnieg lub lód, może wystąpić początkowy poślizg kół i słaba przyczepność. Przy aktywnym sprzęgle koła mogą obrócić się o prawie 60 stopni, zanim moment obrotowy będzie mógł zostać przeniesiony przez sprzęgło.

Aby przeciwdziałać temu zjawisku, w przypadku sprzęgieł 3. generacji Land Rover opracował unikalną funkcję wstępnego ładowania pod wysokim ciśnieniem, która aktywuje obwód hydrauliczny natychmiast po uruchomieniu silnika. W rzeczywistości napędzana elektrycznie pompa hydrauliczna została zaprojektowana tak, aby utrzymywać w sprzęgle potencjalny moment obrotowy wynoszący 500 Nm. (Potencjał momentu obrotowego dla sprzęgła 4. generacji został zwiększony do 1500 Nm).

Pojazdy wyposażone w system Terrain Response mają dodatkową zaletę polegającą na różnicowaniu poziomu naładowania wstępnego w celu uzyskania optymalnej przyczepności na różnych nawierzchniach. Poziom wstępnego doładowania różni się w zależności od trybu Terrain Response, na przykład:

• Gdy system Terrian Response działa w trybie "Special Programs Off", co jest równoznaczne z normalną pracą pojazdów bez Terrian Response, gdy pojazd porusza się po linii prostej rozpoczynając od pozycji stacjonarnej, zaprogramowane jest sprzęgło Gen 3 do przenoszenia momentu obrotowego na tylną oś przy 500 Nm, a sprzęgło czwartej generacji jest w stanie przenosić moment obrotowy przy 1500 Nm. Strategia ta minimalizuje utratę przyczepności podczas ruszania, niezależnie od nawierzchni/terenu drogi. Gdy pojazd przyspiesza, ciśnienie sprzęgła zmniejsza się, aby zmniejszyć zużycie paliwa.
• Dzięki możliwości monitorowania kąta skrętu sprzęgło można zaprogramować w taki sposób, aby nie przekazywało przez nie momentu obrotowego. Zapobiega to blokowaniu się sprzęgła podczas manewrowania pojazdem przy niskich prędkościach i przy ostrych kątach skrętu.
• W trybie trawa/żwir/śnieg sprzęgło jest zaprogramowane tak, aby utrzymywać stan wstępnego naładowania do momentu osiągnięcia znacznie wyższych prędkości. Te same warunki obowiązują nawet wtedy, gdy pojazd jedzie z małą prędkością i przy ostrym kącie skrętu, ponieważ na nawierzchniach o niskim tarciu przyczepność ma pierwszeństwo przed zablokowaniem sprzęgła.

Więcej informacji można znaleźć w rozdziale: Optymalizacja jazdy i prowadzenia (204-06 Optymalizacja, opis i obsługa jazdy i prowadzenia).

Mechaniczna pompa hydrauliczna - sprzęgła III generacji

Wał napędowy jest połączony z przednim zespołem tarczy sprzęgła (pierwotnym), a tylny zespół tarczy sprzęgła jest połączony z mechanizmem różnicowym (wtórnym). Do mechanizmu różnicowego napędu podłączona jest także tarcza sterująca z 6 hydraulicznymi rolkami. Gdy nie ma różnicy prędkości pomiędzy stroną wejściową i wyjściową sprzęgła, rolki nie mają żadnego wpływu.

Jednakże, gdy oś przednia i tylna zaczynają się obracać z różnymi prędkościami, tarcza sterująca obraca się względem rolek, co wytwarza ciśnienie hydrauliczne. Ciśnienie to powoduje ustawienie w jednej linii przeciwległych tarcz sprzęgła, zwiększając w ten sposób przenoszenie momentu obrotowego na tylną oś. Wraz ze wzrostem różnicy prędkości między osiami ciśnienie hydrauliczne powoduje dalsze dopychanie tarcz sprzęgła do siebie, aby zwiększyć przeniesienie momentu obrotowego na tylną oś.

Zawór sterujący/zawór elektromagnetyczny osi steruje wielkością ciśnienia wywieranego na tarcze sprzęgła, a tym samym wielkością momentu obrotowego przenoszonego na tylną oś. Wąskie tolerancje produkcyjne i wyjątkowo niskie zużycie podzespołów zapewniają precyzyjną kontrolę momentu obrotowego przez cały okres eksploatacji pojazdu.

Mechaniczna pompa hydrauliczna - sprzęgła IV generacji

Sprzęgło Gen 4 nie wykorzystuje tarczy sterującej do mechanicznego zwiększania ciśnienia hydraulicznego, ale zamiast tego wykorzystuje nową pompę hydrauliczną do wytwarzania ciśnienia hydraulicznego i dociskania tarcz sprzęgła do siebie. Usunięcie tarczy sterującej umożliwia zwiększenie całkowitej powierzchni tarcz sprzęgła, co z kolei zmniejsza wymagane ciśnienie hydrauliczne. Ciśnienie wymagane do wytworzenia momentu obrotowego 1500 Nm zostało zmniejszone ze 100 barów dla sprzęgła 3. generacji do 40 barów dla sprzęgła 4. generacji.



Położenia wlotu i wylotu w sprzęgle czwartej generacji pozostają takie same jak w sprzęgle trzeciej generacji, jak opisano powyżej.

Materiał pobrano ze strony internetowej (LRMAN.RU)

Zawór obejściowy

Na nawierzchniach o bardzo niskim tarciu może powstać moment hamowania układu napędowego, na przykład:

• moment wsteczny podczas hamowania silników; lub
• wymuszony ruch wału napędowego przez przednie koła.

Może to mieć wpływ na prędkość tylnych kół, uniemożliwiając określenie rzeczywistej przyczepności tylnych kół, ponieważ sygnał prędkości kół jest zniekształcony. Aby wyeliminować tę możliwość, po włączeniu systemu kontroli stabilności sprzęgło jest natychmiast zwalniane. W tym celu stosuje się zawór obejściowy, który natychmiastowo obniża ciśnienie w układzie do poziomu nominalnego.

Aby zrównoważyć ciśnienie podstawowe wynoszące 4 bary (szczegóły poniżej), sprzęgło Gen 3 wykorzystuje dużą sprężynę Belleville do rozsunięcia tarcz sprzęgła, aby zapobiec przenoszeniu momentu obrotowego przez sprzęgło. Nawet w temperaturze 0°C przenoszenie momentu obrotowego spada z 300 Nm do zera w ciągu 10 ms. Jednakże w sprzęgle czwartej generacji sprężyna Belleville nie jest wymagana do rozsunięcia tarcz sprzęgła, ponieważ w sprzęgle nie ma wystarczającego ciśnienia podstawowego, aby złączyć tarcze.

Odbiornik

Im większa odległość, na jaką muszą zostać przesunięte tarcze sprzęgła, aby zetknąć się, tym dłużej trwa wyparcie płynu hydraulicznego potrzebnego do wytworzenia ciśnienia i przeniesienia momentu obrotowego. Aby temu przeciwdziałać, sprzęgło III generacji posiada odbiornik. Utrzymuje nominalne ciśnienie w obwodzie hydraulicznym wynoszące 4 bary. Chociaż ciśnienie to nie jest wystarczające do przeniesienia znacznego momentu obrotowego przez sprzęgło, powoduje to zbliżenie tarcz do bardzo bliskiej odległości, wymagając przy tym bardzo małego przemieszczania płynu, aby zapewnić pełne sprzężenie i maksymalne przeniesienie momentu obrotowego. Pełne przeniesienie momentu obrotowego można osiągnąć w ciągu 150 ms.



W sprzęgle czwartej generacji czas aktywacji wynoszący 150 ms uzyskano dzięki zastosowaniu sprężyny talerzowej, która ściska tarcze razem (bez inicjowania przenoszenia znacznego momentu obrotowego przez sprzęgło). Ponieważ pompa nie jest stale wykorzystywana do wytwarzania ciśnienia podstawowego (jak miało to miejsce w przypadku sprzęgła 3. generacji), osiąga się poprawę zużycia paliwa.

Zestaw mokrego sprzęgła

Zestaw tarcz sprzęgła składa się z 7 par tarcz, tarcze wewnętrzne wykonane są ze stali hartowanej, tarcze zewnętrzne ze stali spiekanej. Tarcze sprzęgła pracują w płynie przekładniowym.

Przenoszenie momentu obrotowego przez zestaw tarcz sprzęgła ograniczone jest do 1500 Nm. Dzięki temu niskie biegi zachowują element napędu na przednie koła, zapewniając stabilną przyczepność. Na wysokich biegach sprzęgło teoretycznie jest w stanie przenieść całą siłę napędową na tylną oś, chociaż aby tak się stało, muszą zaistnieć ekstremalne warunki.