Aktívna spojka (Freelander 2)

POZNÁMKA: Zobrazená možnosť 3. generácie.

Poz.	Náhradný diel č	Meno
1	-	Regulačné ventily - výstupná strana
2	-	Modul aktívnej spojky
3	-	Riadiaci ventil/axiálny solenoidový ventil
4	-	Snímač tlaku a teploty oleja
5	-	Vstupný hriadeľ
6	-	Elektrohydraulické čerpadlo
7	-	Olejový filter
8	-	Prijímač
9	-	Spätný ventil - vstupná strana
10	-	Kombinovaný spätný a obtokový ventil
11	-	Piest v tvare krúžku
12	-	Vnútorný spojovací náboj s drážkami pre vonkajší náboj.
13	-	Vnútorné a vonkajšie kotúče mokrej spojky

Aktívna spojka poskytuje výhody systému trvalého pohonu všetkých kolies s účinnosťou a hospodárnosťou systému bez trvalého pohonu. Spojka, umiestnená medzi diferenciálom a hnacím hriadeľom, je samostatná 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 na základe požadovanej ťažnej sily.
• Rýchle vypnutie, aby sa zabezpečilo, že prevádzka nebude skresľovať signály o rýchlosti kolesa alebo narúšať kontrolu stability; to je dôležité najmä na povrchoch s veľmi nízkym trením.
• Predštartujte z pokoja, aby ste minimalizovali preklzávanie kolies.
• Pri manévrovaní a parkovaní auta neexistujú žiadne protichodné sily.
• Neexistuje žiadna citlivosť na testovanie bŕzd na podvozku dyno.

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

• Spojka 4. generácie nemá čerpadlo diferenciálnej rýchlosti používané na spojke 3. generácie, ale je vybavená elektrickým axiálnym čerpadlom s vyššou kapacitou a vysokotlakovým akumulátorom.
• Ventil škrtiacej klapky 3. generácie a snímač tlaku spojky sú nahradené plniacim ventilom na zníženie tlaku.
• Pretlakový ventil obmedzovača krútiaceho momentu na spojke Gen 3 je nahradený elektronickým riadiacim ventilom a riadiacim softvérom.

Aktívna spojka Gen 4 má oproti predchádzajúcej spojke Gen 3 nasledujúce vylepšenia:

• Znížený základný krútiaci moment pri vysokých diferenciálnych rýchlostiach.
• Aktivácia krútiaceho momentu teraz závisí od diferenciálnej rýchlosti.
• Presné ovládanie obmedzovača krútiaceho momentu.
• Energia uložená v tlakovom akumulátore má za následok nižší maximálny prúd v elektrickom čerpadle a rýchlejšiu odozvu.

Riadiaci modul - spojky 3. a 4. generácie

Riadiaci modul namontovaný na skrini aktívnej spojky tvorí integrálnu jednotku s riadiacim ventilom/axiálnym solenoidovým ventilom. Riadiaci modul analyzuje informácie z iných modulov a snímačov vozidla a nastavuje axiálny solenoidový ventil a riadi tlak hydraulickej kvapaliny pôsobiaci na spojkové kotúče. Niektoré z modulov a snímačov, s ktorými riadiaci modul komunikuje, sú uvedené nižšie:

• Prvky spojené pomocou vodičov:
  • Riadiaci ventil/axiálny solenoidový ventil
  • Elektrohydraulické čerpadlo
  • Snímač tlaku a teploty oleja
• Vysokorýchlostná zbernica CAN
  • Riadiaci modul motora
  • Anti-lock brzdový systém modul/protipreklzový systém
  • Spínač riadenia trakcie
  • Snímač vybočenia vozidla
  • Snímač uhla natočenia volantu
  
  (Článok je založený na údajoch z webovej stránky lrman.ru)
  

Axiálny solenoidový ventil plynule upravuje výstup riadiaceho ventilu pomocou signálu PWM (Pulse Width Modulated). Tlak pracovnej kvapaliny pôsobiaci na spojkové kotúče určuje veľkosť krútiaceho momentu dodávaného na zadnú nápravu.

Aktívna spojka má zabudované snímače tlaku oleja a teploty, čo umožňuje riadiacemu modulu presne riadiť dodávku krútiaceho momentu za všetkých prevádzkových a okolitých podmienok. Pomocou týchto signálov riadiaci modul aplikuje stratégie na ochranu spojky pred prehriatím; v extrémnych prípadoch, aby sa spojka chránila pred poškodením, sa spojka rozpojí, 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 cez predpísaný diagnostický systém Land Rover.

Elektrohydraulické čerpadlo

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



Aby sa zabránilo tomuto javu, Land Rover vyvinul na spojkách generácie 3 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 pre spojku 4. generácie bol zvýšený na 1500 Nm).

Vozidlá vybavené systémom Terrain Response majú ďalšiu výhodu v podobe meniacej sa úrovne prednabíjania na dosiahnutie optimálnej trakcie na rôznych povrchoch. Úroveň pred zosilnením sa líši v závislosti od režimu Terrain Response, napríklad:

• Keď systém Terrian Response pracuje v režime "Špeciálne programy vypnuté", čo je ekvivalentné bežnej prevádzke vozidiel bez funkcie Terrian Response, keď sa vozidlo pohybuje v priamom smere začínajúc zo stojacej polohy, je naprogramovaná spojka Gen 3 na prenos krútiaceho momentu na zadnú nápravu 500 Nm a spojka 4. generácie je schopná prenášať krútiaci moment 1500 Nm. Táto stratégia minimalizuje stratu trakcie pri rozjazde bez ohľadu na povrch vozovky/terén. Keď vozidlo zrýchli, tlak spojky sa zníži, aby sa znížila spotreba paliva.
• Tým, že je možné sledovať uhol natočenia volantu, možno 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 stav prednabíjania, kým sa nedosiahne oveľa vyššia rýchlosť. Rovnaké podmienky platia aj vtedy, keď vozidlo jazdí nízkou rýchlosťou a ostrými uhlami natočenia volantu, pretože na povrchoch s nízkym trením má trakcia prednosť pred blokovaním spojky.

Ďalšie informácie nájdete v kapitole: Optimalizácia jazdy a ovládania (204-06 Optimalizácia jazdy a ovládania, popis a prevádzka).

Mechanické hydraulické čerpadlo - spojky 3. generácie

Hnací hriadeľ je pripojený k zostave predného spojkového kotúča (primárna) a zostava zadného spojkového kotúča je pripojená k hnaciemu ozubenému kolesu diferenciálu (sekundárne). K hnaciemu ozubenému kolesu diferenciálu je pripojená aj doska otáčania so 6 hydraulickými valcami. Keď nie je rozdiel otáčok medzi vstupnou a výstupnou stranou spojky, valčeky nemajú žiadny účinok.

Keď sa však predná a zadná náprava začnú otáčať rôznymi rýchlosťami, kotúč otáčania sa otáča vzhľadom na valce, čo vytvára hydraulický tlak. Tento tlak slúži na zarovnanie protiľahlých kotúčov spojky, čím sa zvyšuje prenos krútiaceho momentu na zadnú nápravu. Keď sa rozdiel otáčok medzi nápravami zväčší, hydraulický tlak ďalej tlačí lamely spojky k sebe, aby sa zvýšil prenos krútiaceho momentu na zadnú nápravu.

Riadiaci ventil/axiálny solenoidový ventil riadi veľkosť tlaku vyvíjaného na lamely spojky a tým aj veľkosť krútiaceho momentu prenášaného na zadnú nápravu. Prísne výrobné tolerancie a výnimočne nízke opotrebenie komponentov zaisťujú presné riadenie krútiaceho momentu počas celej životnosti vozidla.

Mechanické hydraulické čerpadlo - spojky 4. generácie

Spojka Gen 4 nepoužíva na mechanické zvýšenie hydraulického tlaku otočnú dosku, ale namiesto toho používa nové hydraulické čerpadlo na generovanie hydraulického tlaku a pritláčanie lamiel spojky k sebe Odstránenie cykliky umožňuje zväčšiť celkovú plochu spojkových lamiel, čo následne znižuje požadovaný hydraulický tlak. Tlak potrebný na vytvorenie krútiaceho momentu 1500 Nm sa znížil zo 100 barov pre spojku 3. generácie na 40 barov pre spojku 4. generácie.



Vstupné a výstupné polohy na spojke 4. generácie zostávajú rovnaké ako na spojke 3. generácie, ako je opísané vyššie.

Obtokový ventil

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

• spätný krútiaci moment pri brzdení motormi; alebo
• nútený pohyb hnacieho hriadeľa prednými kolesami.

To môže ovplyvniť rýchlosť zadných kolies a zabrániť tomu, aby sa určila skutočná trakcia zadných kolies, pretože signál rýchlosti kolies je skreslený. Aby sa táto možnosť vylúčila, pri aktivácii systému kontroly stability sa spojka okamžite uvoľní. Na tento účel sa používa obtokový ventil, ktorý okamžite zníži tlak v systéme na nominálnu úroveň.

Na vyrovnanie základného tlaku 4 bary (podrobnosti pozri nižšie) spojka Gen 3 využíva veľkú pružinu Belleville na roztiahnutie lamel 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. V spojke 4. generácie však nie je potrebná pružina Belleville na oddialenie lamel spojky, pretože v spojke nie je dostatočný základný tlak na pritlačenie kotúčov k sebe.

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, spojka 3. generácie má prijímač. V hydraulickom okruhu udržiava menovitý tlak 4 bary. Aj keď tento tlak nie je dostatočný na prenos významného krútiaceho momentu cez spojku, tlačí kotúče do veľmi tesnej blízkosti, pričom vyžaduje len veľmi malé vytlačenie kvapaliny na zabezpečenie plného záberu a prenosu maximálneho krútiaceho momentu. Plný prenos krútiaceho momentu je možné dosiahnuť za 150 ms.



Na spojke 4. generácie sa dosiahne aktivačný čas 150 ms použitím kotúčovej pružiny, ktorá pôsobí na vzájomné stlačenie kotúčov (bez spustenia prenosu významného krútiaceho momentu cez spojku). Keďže čerpadlo nie je neustále používané na vytváranie základného tlaku (ako to bolo v prípade spojky 3. generácie), dosahujú sa zlepšenia v spotrebe paliva.

Súprava kotúčov mokrej spojky

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. To umožňuje nízke prevodové stupne zachovať 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.