După studierea acestei teme, elevul va fi capabil:

- să identifice destinația ambreiajului Haldex

- să explice construcția și principiul de funcționare al ambreiajul Haldex

- să descrie operațiunile de diagnosticare și mentenanță al ambreiajul Haldex

9.1   Introducere în sistemele de tracțiune integrală și rolul ambreiajului Haldex

Transmisia integrală (4x4 sau AWD) are rolul de a transmite puterea motorului către toate roțile, pentru a asigura o aderență mai bună. Pentru ca acest lucru să funcționeze corect, sistemul are nevoie de un mecanism inteligent care să distribuie cuplul între puntea față și puntea spate.

Roțile unui vehicul nu se învârt niciodată cu aceeași viteză. În timpul virajelor, la accelerare, pe drum alunecos sau când vehiculul trece peste denivelări, viteza de rotație a roților față diferă de cea a roților spate. Dacă punțile ar fi legate printr-o transmisie rigidă, aceste diferențe de viteză ar produce tensiuni mari în transmisie, uzură accelerată și pierderea controlului asupra vehiculului.

În trecut, majoritatea vehiculelor 4x4 foloseau sisteme simple, unde șoferul trebuia să cupleze singur tracțiunea integrală. De obicei, aceasta se făcea prin manete care blocau diferențialele sau conectau puntea față la transmisie. Sistemul era robust, dar nu era confortabil și nici sigur în toate situațiile, deoarece depindea de reacția conducătorului auto.

Pentru a îmbunătăți funcționarea tracțiunii integrale, a apărut cupla vâscoasă. O cuplă umplută cu un lichid special (silicon), care se întărește la diferențe mari de turație între roți.  Dacă roțile din față sau din spate încep să patineze, lichidul se „îngroașă” și blochează treptat diferențialul central. Astfel se transmite mai mult cuplu către roțile cu aderență.

Dezavantaj: reacționează doar după ce apare patinarea, sistemul nu poate anticipa situația de patinare a roților.

Un progres semnificativ în tehnologia tracțiunii integrale permanente l-a reprezentat dezvoltarea ambreiajului Haldex. Acesta este un cuplaj electro-hidraulic cu control electronic, instalat între arborele transmisiei cardanice și diferențialul punții spate (Figura 9.1), care pe lângă informațiile despre patinarea roților, primește date referitoare despre viteza vehiculului, intrarea în viraje, frânare și accelerare, asigurând un comportament adecvat al automobilului în orice situație.

9.2   Construcția și principiul de funcționare a ambreiajului Haldex

Ambreiajul Haldex este un sistem complex, care în timpul funcționării, în interiorul său interacționează componente mecanice și hidraulice, aflate sub controlul sistemului electronic (Figura 9.2).

Componentele mecanice. Arborele de intrare al ambreiajului (marcat în schemă cu culoarea albastră) este conectat la arborele cardanic. La rotirea arborelui de intrare sunt puse în mișcare rolele de presiune ale discului mobil și a discului de lucru, precum și discurile exterioare ale cuplei.

Arborele de ieșire (marcat în schemă cu culoarea roșie) formează un ansamblu unitar de la butuc până la pinionul conic al transmisiei principale. Discurile interioare sunt conectate la arborele de ieșire prin intermediul canelurilor (Figura 9.3).

Modul de funcționare

În momentul accelerării, arborele de intrare se rotește împreună cu suportul cu role al discului mobil (piston de pompare) în jurul butucului excentric a arborelui de ieșire, care este încă staționar. În acest timp, suportul cu role al discului mobil se deplasează pe suprafața ondulată a capătului butucului. Mișcările alternative sus–jos ale suportului cu role sunt transmise discului mobil. Ca urmare, discul se deplasează axial și generează presiune în circuitul de ulei (Figura 9.4).

Presiunea astfel creată este transmisă printr-un canal de ulei către discul de lucru. Sub acțiunea presiunii uleiului, discul de lucru se deplasează spre stânga, în direcția suportului cu role și a discului de presiune al întregului pachet de discuri și pachetul de discuri este comprimat. În acest mod se realizează cuplarea dintre arborele de intrare și arborele de ieșire, iar automobilul beneficiază de tracțiune integrală, fiind antrenate toate roțile.

Există două pistoane de pompă (discuri mobile) care alimentează sistemul cu ulei: un piston exterior și un piston interior. Fiecare piston se sprijină pe trei role, dispuse circular la 120° una față de cealaltă. În timpul unei rotații complete a discului excentric cu came, fiecare piston de pompă execută trei curse complete.

Rolele pistonului exterior sunt decalate cu 30° față de rolele pistonului interior, ceea ce prelungește faza de alimentare cu ulei sub presiune și reduce întârzierea de cuplare a ambreiajului Haldex, asigurând o acționare mai rapidă și mai uniformă a transmisiei integrale (Figura 9.5).

Sistem hidraulic – presiune absentă

Presiunea în sistemul hidraulic este absentă, iar ambreiajul multi-disc nu funcționează.

De asemenea, presiunea preliminară în sistemul hidraulic lipsește. Supapa de comandă este deschisă. Discul de lucru se rotește fără sarcină, iar rolele de presare ale pistoanelor de pompare nu sunt în contact cu discul excentric (Figura 9.6).

În acest regim, ambreiajul funcționează în următoarele situații:

-   vehiculul este staționat sau se deplasează cu contactul (aprinderea) oprit;

-   tractarea vehiculului prin metoda ridicării parțiale a părții frontale
(motor oprit, contact oprit);

-   verificarea frânelor pe standurile cu role (motor oprit, sistemul de evacuare a gazelor arse nu funcționează), în timp ce roțile din față sunt rotite.

Crearea presiunii preliminare în sistemul hidraulic se realizează prin funcționarea pompei electrice de ulei, care asigură presiunea preliminară. Pompa aspiră uleiul din camera carcasei ambreiajului, zonă în care nu există presiune. Uleiul este filtrat prin filtrul cu sită, trece prin supapele de aspirație și este dirijat către pistoanele de pompare (Figura 9.7).

În stare decuplată, între discurile de fricțiune trebuie menținut un joc funcțional. În momentul în care este necesară cuplarea ambreiajului, discurile trebuie presate unul către celălalt într-un timp foarte scurt. Presiunea preliminară din sistemul hidraulic îndeplinește această funcție, asigurând eliminarea rapidă a jocului dintre discuri.

Pistoanele pompei au o construcție flotantă și intră în funcțiune numai după alimentarea cu presiune realizată de pompa electrică de ulei. Pompa funcționează exclusiv cu contactul pus și la o turație a motorului de peste 400 rot/min.

În aceste condiții, cilindrii din spatele pistoanelor se umplu cu ulei, rolele de presare sunt încărcate și acționează asupra discului excentric. Simultan, uleiul este dirijat prin supapa de comandă și prin supapele de refulare către pistonul de lucru, care începe la rândul său să funcționeze. Ca efect al presiunii preliminare, jocul dintre discurile de fricțiune este eliminat, ceea ce permite cuplarea rapidă și sigură a ambreiajului.

Presiunea preliminară de 0,4 MPa (4 bar) este asigurată de acumulatorul hidraulic. Ulterior, acesta are rolul de a stabiliza și egaliza presiunea în sistem în cazul unor variații față de valoarea nominală.

Crearea presiunii în sistemul hidraulic se realizează cu ajutorul pistoanelor de pompare. Presiunea uleiului generată de pistoanele pompei este dirijată, prin supapele de refulare, către discul/pistonul de lucru și către supapa de comandă. Atunci când supapa de comandă este închisă, aceasta creează o rezistență hidraulică, determinând creșterea presiunii pe cilindrul pistonului de lucru (Figura 9.8).

Ca urmare, pistonul de lucru se deplasează și acționează asupra ambreiajului multidisc prin intermediul rolelor de presare și al discului de presare. Ambreiajul multidisc se cuplează, realizând legătura funcțională dintre arborele de intrare și arborele de ieșire. În acest mod, cuplul motor este transmis către puntea spate.

Presiunea maximă admisă în sistem este limitată și stabilită de supapa de siguranță, asigurând protecția componentelor hidraulice și funcționarea corectă a sistemului.

Atunci când supapa de comandă este deschisă la aproximativ o treime de către unitatea de control a sistemului de tracțiune integrală, prin intermediul acționării electrice, presiunea din sistemul hidraulic scade, ceea ce permite transmiterea parțială a cuplului motor.
În aceste condiții, o parte din ulei este redirecționată, prin acumulatorului hidraulic, înapoi către camera de ulei (Figura 9.9).

Atunci când supapa de comandă este deschisă, uleiul curge prin supapa de comandă și prin acumulatorul hidraulic, fiind dirijat înapoi către camera de ulei. În aceste condiții, nu are loc creșterea presiunii asupra pistonului de lucru. Ambreiajul multi-disc este decuplat, iar cuplul motor nu este transmis prin acesta. Acumulatorul hidraulic menține presiunea preliminară în conducta de retur a supapei de comandă (Figura 9.10).

Notă:

Presiunea preliminară este necesară pentru reducerea timpului de răspuns al ambreiajului Haldex. Aplicarea presiunii preliminare elimină jocul dintre discurile de fricțiune, asigurând o cuplare rapidă și controlată atunci când este necesar.

Ambreiajul Haldex și controlul său electronic. Ambreiajul Haldex nu dispune de senzori proprii, cu excepția senzorului de temperatură, care este utilizat pentru compensarea modificării vâscozității uleiului în funcție de temperatură. Unitatea electronică de control (modulul sistemului de tracțiune integrală) reglează presiunea din ambreiajul Haldex utilizând date furnizate de ECU-ul motorului și de unitatea de comandă ABS. Pentru transmiterea acestor date se folosește magistrala multiplexată CAN (Figura 9.11).

9.3   Diagnosticarea tehnică și mentenanța ambreiajului Haldex.

-   Diagnosticarea ambreiajului Haldex poate fi efectuată pe partea electrică, hidraulică și mecanică:

-   Probleme pe partea hidraulică

-   Tracțiune instabilă – Dacă tracțiunea pe roțile din spate nu se activează corespunzător, vehiculul poate întâmpina dificultăți la deplasarea pe teren umed sau alunecos.

-   Probleme pe partea mecanică

-   Vibrații sau zgomote neobișnuite – Apariția vibrațiilor sau a sunetelor ciudate provenind din zona sistemului de transmisie poate indica defecțiuni la ambreiajul Haldex.

-   Probleme pe partea electrică

-   Aprinderea indicatorului de avarie – Lumina de avertizare a sistemului de tracțiune integrală pe panoul de bord semnalează necesitatea verificării sistemului.

-   În funcție de componenta electrică defectă, pot apărea efecte specifice, conform Tabelului 9.1.

Mentenanța ambreiajului Haldex

Înlocuirea uleiului și filtrului

-   Uleiul trebuie schimbat conform intervalului recomandat de producător.

-   Filtrul sistemului hidraulic trebuie inspectat și înlocuit, dacă este necesar, pentru a asigura curgerea corectă a uleiului.

Verificarea etanșeităților

-   Inspectarea garniturilor și a elementelor de etanșare pentru scurgeri de ulei.

-   Înlocuirea garniturilor uzate sau deteriorate.