5. fejezet - Összkerékhajtási rendszerek, speciális váltóművek, kiegészítő hajtások

A hosszanti motorbeépítésnél legtöbbször középső differenciálmű is van, mely szétosztja a nyomatékot az első és a hátsó futóművek között. Fékezés közben a nyitott középső differenciálmű dinamikailag kedvezőbb. A szabályozható hosszanti differenciálzár növeli a vonóerő nagyságát.

A kereszt irányú motorbeépítésnél a középső differenciálmű elhelyezési lehetősége korlátozott. Ezen autók jellemzője az úgynevezett „hang-on”, azaz kiegészítő hajtáslánc, mely szöghajtásból és rendszerint a hátsó futóműnél elhelyezett tengelykapcsolóból áll, melynek zárása automatikusan, vagy adaptív szabályozással működhet. Az utóbbi években egyre több autógyár alkalmazza ezt a hajtásláncot.

Az összkerékhajtás többlet tüzelőanyag fogyasztással és nagyobb tömeggel jár

A differenciálmű háza és az egyik féltengely közé lemezes tengelykapcsolót szerelnek be, melyet elektrohidraulikus módon lehet működtetni. A zárás fokozatmentesen történik és ha szükséges elérheti a 100% - ot is. A bekapcsolás elektronikusan történik az ABS kerékfordulatszám érzékelő jelei alapján. Az egyik kerék csúszásától függően egy vagy két munkahenger dugattyúival történik a lemezek összeszorítása. Ennek mértéke az elektronikus működtetés miatt már nemcsak a fordulatszám különbségtől, hanem több más dinamikai paramétertől is függhet. Így a legoptimálisabb menetdinamikai állapot valósulhat meg.

A működtetési paraméterek:

Ez az egység együttműködhet az ABS és az ASR szabályozásokkal. Az első beépítése az Audi V8 automatikus sebességváltóval szerelt modelljébe történt.

A GKN fokozatmentes, elektronikusan működtetett differenciálzárat úgy alakították ki, hogy egyaránt alkalmazható legyen a tengelyek közé beépített középső differenciálműbe, valamint az első és a hátsó futóműbe szerelve is.

Elektromos állítómotor kis belső súrlódású mozgató mechanizmus segítségével a differenciálműbe beépített olajlemezes tengelykapcsolót zár.

A villanymotor két fokozatú fogaskerék áttétellel ékpályákkal ellátott emelő lapot fordít el, ami golyósor segítségével hozza létre az axiális működtető erőt. A 10A - nél kisebb áramfelvételű villanymotort a differenciálmű közelében helyezik el. A jelentős mechanikai áttétel ellenére a működtetés reakcióideje kedvező. A differenciálzár oldása a villanymotor forgásirányának megváltoztatásával lehetséges. Nem szükséges visszaállító rugó.

A záró hatás befolyásolható

Nyolc lemez párral például a differenciálzár 1600 Nm nyomatékot képes átvinni. Jól együttműködik az ABS rendszerrel, mert a fékpedál megmozdításától számított 100ms - on belül nyitja a differenciálzárat, így nem befolyásolja hátrányosan az ABS működését. Az ABS kerékfordulatszám érzékelők jeleit használja fel. Működése közben az elektronika a gépkocsi sebességén kívül figyelembe veszi a féklámpa kapcsoló jelét, a kormánykerék elfordítását, a bekapcsolt sebességfokozatot. Elektronikus vezérlésénél figyelembe vehetők az autógyárak speciális igényei is. Az érzékeny működtetés azt is lehetővé teszi, hogy első kerék hajtású autók differenciálművébe beszerelhető legyen. Zárási foka változtatható, emiatt személygépkocsiknál és terepjáróknál egyaránt alkalmazható.

A futóműbe, a differenciálmű közelébe beépített egynél nagyobb áttételű jobb és bal oldalon egy-egy hajtómű egység és két, többnyire elektronikusan működtetett olajlemezes tengelykapcsoló segítségével a hajtó nyomaték egy részét, a menetviszonyoktól függően az egyik, vagy a másik kerékre helyezi át. Ha az egyik futóműnél az egyik kereket ez a kiegészítő hajtómű egység gyorsítja, a gépkocsira az egy perdítő nyomatékot fejt ki és a hatása hasonló a kormányzáséhoz. Hasonló hatást fejt ki az ESP is, csak az egy kerék fékezésével teszi. Ezzel stabilizálja a gépkocsit úgy, hogy a vezető szándékának megfelelően fog haladni. A nyomaték áthelyezős differenciálmű tehát az egyik kerék fékezése helyett, a másik kereket gyorsítja. A nyomaték áthelyezéses, vagy más néven sport differenciálműnek is szokták nevezni, szorosan együttműködik az ESP rendszerrel. Több változatát is gyártják és sikerrel alkalmazzák a rally sportban. A nyomaték áthelyezős hajtómű egységgel ellátott differenciálművet rendeltetésének megfelelően, gyakran sport differenciálműnek is szokták nevezni. Az Audi -nál például ez „drive select” rendszer részét képezi.

Az összkerékhajtású személygépkocsiknál a visco technikát az olajlemezes tengelykapcsolók alkalmazása követte. Az elektronika ezt a pillanatnyi menetállapotnak megfelelően tudja működteti és összkerékhajtásúvá válik a gépkocsi. Ehhez különböző érzékelők jeleit veszi figyelembe.

A tengelykapcsoló működtethető:

Ez az olajlemezes tengelykapcsoló a középső differenciálművet helyettesíti. Közvetlenül a hátsó futómű elé szerelik fel.

Amikor a gépkocsi első és hátsó kerekei között a különböző tapadási tényezők miatt fordulatszám különbség alakul ki, a lökettárcsa a görgők közvetítésével mozgatni kezdi az olajszivattyú gyűrű alakú dugattyúját. Az így létrejött olajnyomás egy csatornán keresztül a munkahenger dugattyújára hat és egymáshoz szorítja a tengelykapcsoló házba szerelt külső és belső lemezeket. A tengelykapcsolón keresztül nyomaték adódik át a hátsó kerekekre is. Az olajlemezes tengelykapcsoló által átvitt nyomatékot alapvetően az elektronikusan vezérelt fojtószelep helyzete határozza meg. Automatikus működéséhez a motor, a blokkolásgátló és a féklámpa kapcsoló elektromos jeleit használja fel az összkerékhajtást működtető elektronika. A bemeneti információk közül a legfontosabbak:

Az első generációs változat

Ez az összkerékhajtás a gépkocsi menetdinamikai állapotát figyelembe veszi a különböző érzékelők jelei alapján. Elektronikusan működteti az olajlemezes tengelykapcsolót, mely megvalósítja az összkerékhajtást.

A Haldex LSC –t (Limited Slip Coupling) a korlátozott csúszású tengelykapcsolót A Haldex tengelykapcsoló a középső differenciálművet helyettesíti. Közvetlenül a hátsó futómű elé szerelik fel. A kardántengely forgatja a bemeneti tengelyt, a kimeneti a kúpkerék, mely a hátsó differenciálmű tányérkerekét hajtja.

A Haldex tengelykapcsolós összkerékhajtás előnyei:

Működés

Ha az első és a hátsó kerekek fordulatszáma azonos, a lökettárcsával működtetett szivattyú nem szállít olajat. Fordulatszám különbség esetén viszont azonnal elkezdődik az olajszállítás, ami a tengelykapcsolót működtető munkahengerben nyomást hoz létre. Az olaj mennyiségét és nyomását egy az elektronika által működtetett fojtószelep állítja be. A felesleges olaj visszakerül a kiegyenlítő tartályba. Ha a hajtott kerekek kipörgése miatt nagy fordulatszám különbség alakul ki, akkor nagyobb a tengelykapcsolót működtető nyomás, ha a kerekek fordulatszáma csak kissé tér el, például kanyarban, akkor lényegesen kisebb nyomást hoz létre a szivattyú.

A szabályozó szelepet mozgató villanymotort közvetlenül a tengelykapcsoló házba szerelik be. Közös egységet alkot a Haldex elektronikával, mely azt feszültséggel látja el. Fogaskerék-fogasléc áttétel segítségével állítja be a nyomásszabályozó tolattyú helyzetét. Ezzel változtatja a lemezeket egymáshoz szorító nyomást.

Az olajtérben egy hőmérséklet érzékelőt is elhelyeznek. Ennek jele alapján tudja az elektronika kiegyenlíteni a viszkozitás változását. Ha a mért hőmérséklet nagyobb 100^°C-nál a tengelykapcsoló oldja az összkerékhajtást. Ha a hőmérséklet 100^°C alá csökken a tengelykapcsoló ismét bekapcsol, ha a menetviszonyok miatt ez szükséges.

Az elektronika

A Haldex LSC elektronikája CAN bus hálózaton keresztül adatátviteli kapcsolatban van a gépkocsi többi elektronikájával. A motor, az automatikus sebességváltó a fékrendszer és az összkerékhajtás közötti adatcsere miatt a Haldex LSC nem igényel a működéséhez külön jeladókat. Ez alól csak az olajhőmérséklet érzékelő kivételével. A bemeneti információkat a tengelykapcsoló házára felszerelt elektronika dolgozza fel. Az adatok folyamatos elemzése révén a tengelykapcsoló működtetését a tényleges igénybevételnek megfelelően az elektronika végzi a vezető beavatkozása nélkül.

Az ABS elektronikától érkező kerékfordulatszám jelek alapján szabályzási folyamat során alakul ki a tengelykapcsolóval átvitt nyomaték, mely automatikusan alkalmazkodik a gépkocsi hajtásdinamikai állapotához. Ha például homokos talajon nagy gyorsulással indul a gépkocsi, akkor a tengelykapcsoló a lehető legnagyobb nyomatékot viszi át, hogy mind a négy keréken a lehető legnagyobb vonóerő valósulhasson meg. Kis ívű kanyarban, amikor a parkoló helyre állunk be a tengelykapcsoló teljesen nyitott, nem visz át nyomatékot, ami megkönnyíti a manőverezést. A Haldex LSC szabályozását nem befolyásolja, ha a gumiabroncsok különböző mintázatúak és a gépkocsi vontatható akkor is, ha az egyik futóművet megemelték.

A Haldex fejlesztette ki az elektronikát, melyet a tengelykapcsoló házba építik be. Multichip modul technológiával (MCM) készült és így elviseli a szélsőséges hőmérsékleteket, a rezgést és a különböző szennyeződéseket. A fojtószelep a teljesen nyitott, illetve zárt állapot között a pillanatnyi helyzete határozza meg a tengelykapcsolón kialakuló nyomaték nagyságát. A szoftver alap-, és alkalmazástechnikai részből áll. A tengelykapcsoló működését az alapszoftver irányítja, az alkalmazástechnikai szoftver pedig a külső kapcsolatrendszer valósítja meg a gépkocsi kommunikációs rendszerével, mely lehetővé teszi az illesztést a különböző gépkocsi típusokhoz.

A Haldex LSC nagyon gyors működésű, mintegy 10 fokos kerék elfordulási szög után már beavatkozik, ha szükséges és megszünteti a kerékcsúszást. Kisebb kerék fordulatszámoknál is hasonlóan gyorsan reagál. A tengelykapcsoló 3-4 1/perc kerékfordulatnál már működésbe lép, függetlenül attól, hogy a be-, vagy a kihajtó tengely forog gyorsabban. A fordulatszám különbség függvényében az átvitt nyomatékot az alsó és felső szint között a fojtószelep helyzete határozza meg, de ennek nagysága a tengelykapcsoló részek egymáshoz képesti elfordulási szögétől is függ. A meredek felfutás miatt a kerekek nem pörögnek ki, mert a tengelykapcsoló már akkor működésbe hozza az összkerékhajtást, amikor a gépkocsivezető még nem észlel kerékcsúszást.

Haldex tengelykapcsoló működése a gépkocsi különböző üzemi körülményei között:

A Haldex LSC műszaki jellemzői:

A Haldex LSC 4. generáció fontosabb jellemzői

Állandó, azonnali nyomaték átadás valósul meg a hátsó futómű felé is. Ez kiküszöböli az első kerékhajtású viselkedést induláskor. Javítja a kerekek tapadást csúszós útfelületeken, mint például jégen, vagy nedves füvön. Javítja a gépkocsi vezetési tulajdonságát, csökkenti az alulkormányzott viselkedést, különösen jó tapadású útfelületeken, mint például száraz aszfalton, betonon. Normális működés közben kis nyomaték veszteséggel működik. Gyorsan reagál a nagy kerékcsúszásra. A reakció idő normál hőmérsékleten kisebb 80ms - nál. Kedvezőbb a gépkocsi tüzelőanyag fogyasztása. Működés közben az átlagos áram felvétel kisebb 1A –nél. A legnagyobb áramfelvétel kisebb 7A - nél. A szerkezet teljes tömege 7,5 kg. Az átvitt nyomaték 1380 Nm.

További működési jellemzők: