Haldex耦合器结构与工作原理

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Haldex耦合器结构与工作原理


Haldex耦合器主要由多片式离合器、液压机构和电控机构三部分组成。
（1）多片式离合器
    如图4中所示蓝色部分表示离合器的输入轴，该轴与万向节传动轴联在一起，输入轴的传动会带动环形往复运动活塞和环形工作活塞的滚子轴承以及外摩擦片一起运动；图中红色部分表示的是离合器输出轴，该输出轴包括从盘形凸轮到主动小齿轮的部分，它们构成一个单元，内摩擦片也通过纵向花键齿与输出轴联在一起。
   当车辆加速时，输入轴连同环形往复运动活塞的滚子轴承一起绕尚处于静止状态的输出轴盘形凸轮转动，于是环形往复运动活塞的滚子轴承就沿着盘形凸轮上的斜坡运动，滚子将这个上、下运动再传动给环形往复运动活塞，环形往复运动活塞就产生一个向右的直线运动（），这样就与环形活塞缸建立起机油压力了。这个机油压力通过一个机油道传动到环形工作活塞上，环形工作活塞在这个压力作用下向左压靠在轴承滚子和摩擦片组的压盘上，这时摩擦片组就压靠在一起了，于是输入轴和输出轴就联在一起了，从而实现了四轮驱动。

   当前、后桥之间出现转速差时，外摩擦片壳体连同滚子轴承就会绕输出轴旋转，于是环形往复运动活塞的滚子轴承就在盘形凸轮上滚动，由于盘形凸轮的形状，往复运动活塞滚子轴承就沿着这个起伏表面运动，并将这个往复运动再传到壳体内环形往复运动的活塞上（）。输出轴上带有用于安装内摩擦片的纵向花键，该轴与盘形凸轮以及主动小齿轮构成一个单元。
   
    外摩擦片壳体上有用与安装外摩擦片的花键，该壳体与滚子轴承、输入轴合成为一体（），往复运动的活塞会产生机油压力，该压力经机油道作用到环形工作活塞上，将环形工作活塞向左推。压力经环形工作活塞的滚子轴承由压力盘传到摩擦片组上，于是离合器就结合了，前桥和后桥之间就建立起联结了。
（2）液压机构
   液压机构组成如图8所示，主要由电动机油泵、过滤器、吸入阀、压力阀、压力限制阀调节阀蓄压器、油道、环形往复运动活塞、环形工作活塞及环形活塞缸等组成。压力限制阀用来确定作用到离合器片组上的最大压力。
a.电动油泵的压力建立（预压）
    当发动机转速超过400rpm时，电动机油泵开始通电工作（）。电动机油泵通过一个滤网从离合器壳体的无压腔内抽取机油，并经过滤器和吸入阀将抽取的机油泵到环形往复运动活塞上。环形往复运动活塞得到了机油供应，与此时同时，环形往复运动活塞通过滚子轴承的作用而与盘形凸轮接触并保持接触状态。同时，机油经过调节阀和压力阀到达环形工作活塞，该活塞也与盘形凸轮接触，这个预压还可以消除摩擦片组间的间隙，从而可以使得离合器有更快的响应。这个4bar的预压是由蓄压器提供的，蓄压器的另一个作用时平衡压力波动。
b.通过环形往复运动活塞建立起压力
    调节阀已关闭（），通过环形往复运动活塞产生的机油压力经压力阀到达环形工作活塞，于是摩擦片组就闭合，这就将输入轴和输出轴联结在一起了。作用在摩擦片组上的压力的大小由调节阀来确定，伺服电机（由Haldex耦合器控制单元来控制）会调整调节阀的位置，如果调节阀关闭了，那么摩擦片组上的压力就最大，这个最大压力由压力限制阀来决定。
c.环形往复运动活塞建立起压力
   调节阀打开约1/3），这样一部分机油就通过蓄压器回到油槽中，于是机油压力就降低了，那么离合器所能传递的扭矩大小也就减小了，因而在某些行驶状况时，可允许实现效用降低的四轮驱动。
d.通过环形往复运动活塞建立起压力
调节阀已打开），这样机油就经过调节阀和蓄压器流回到油槽中，因而环形工作活塞上根本没有压力，多片式离合器这时就没有接合，也就不能传递扭矩。蓄压器会在调节阀回路中保持一定的预压力。（在调节阀回流管到蓄压器之间保持有一个4bar的预压力)。
（3 ） 4MOTION电控系统组成
4MOTION电控系统主要由各种输入信号传感器、发动机控制单元、ABS控制单元和Haldex控制单元和执行机构等组成（如图13所示）。发动机控制单元经CAN总线提供发动机转速、油门踏板位置和发动机扭矩等信息。Haldex控制单元通过CAN总线来访问ABS和发动机控制单元的信号以实现对不同行驶状态的前后驱动力控制。4MOTION电控系统还可根据实际情况通过CAN总线的通信，与其它控制单元（如自动变速器等）进行协调控制。
a.纵向加速度传感器G249
   当Haldex耦合器结合时，车的后轮和前轮是刚性联在一起的，真实的车速是根据各个车轮传感器的信息计算出来的，在某些情况下，如果附着系数过低及Haldex耦合器已结合，那么计算出的这个车速就很不准确,使ABS系统无法对车轮进行防抱死和防滑转控制，测量出的纵向加速度用来保证理论上确定的车速。
b.制动开关F
    制动开关将“制动器已被操纵”这个信息传给ABS控制单元。该控制单元经CAN总线通知Haldex控制单元：在制动时，Haldex控制单元应立即通过伺服电机来打开压力调节器并卸掉Haldex耦合器内的压力。
c.手制动器开关F9
手制动器开关F9将“手制动已被操纵”这个信息传给ABS控制单元和Haldex控制单元J492，在ABS控制单元将“已过滤”的信息通过CAN总线传递给Haldex控制单元过程中，Haldex控制单元直接从开关接受信息。如果识别出制动器F9的信号，Haldex耦合器就会脱开。
d.Haldex控制单元J492
    Haldex控制单元直接固定在Haldex耦合器壳体上，它与伺服电机及调节一同构成一个整体,它通过CAN总线与发动机控制单元及ABS控制单元联结在一起。Haldex控制单元根据控制单元传感器的信号来确定将多大的机油压力作用到Haldex耦合器的摩擦片组上。Haldex耦合器摩擦片组上的机油压力大小就决定了后桥所能传递的扭矩的大小。对于装有自动变速器的车来说，发动机控制单元和自动变速器控制单元之间经CAN总线来进行信号交换。
e.Haldex耦合器的温度传感器G271
   Haldex耦合器的温度传感器安装在Haldex控制单元壳体内的调节阀附近，它漫在液压油内。温度传感器探测液压油的实时温度，并将这个信息传给Haldex控制单元。这个信息用于适应液压油的变化着的粘度。
f.伺服电机V184
   伺服电机集成在Haldex控制单元内的壳体内，它由Haldex控制单元来供电，以步进电机的形式来工作.伺服电机根据Haldex控制单元的命令，通过小齿轮来改变压力调节阀内的调节销的高度。压力调节阀内调节销高度的变化会改变回流孔截面积的大小，因而可决定摩擦片组环形工作活塞上作用的压力大小。
g.电动机油供油泵V181
   电动机油泵固定在Haldex耦合器壳体上。在发动机起动后，只要发动机转速高于400rpm，Haldex控制单元就会给这个电动机油泵供电。功能：这个机油泵将机油输送到环形往复运动活塞上，通过滚子轴承使活塞与盘形凸轮接触，同时，机油也会到达工作活塞，于是摩擦片组中的间隙就被消除了，从而实现快速响应。电动机机油供油泵直接由Haldex控制单元供电。
4.4MOTION系统对各种行驶状态的控制
     汽车在实际行驶中将会出现有各种各样的行驶状态，4MOTION电控系统随时监测输入信号，准确判断行驶状态（前桥和后桥之间的转速差）和后桥所需的扭矩，迅速对Haldex耦合器进行控制，使多片式离合器状态满足行驶状态要求，实现前、后桥扭矩合理分配，从而既能满足在良好城市路面的前桥驱动的节油性，又能满足在其他各种路面动力性和越野性的要求。4MOTION系统对应的各种行驶状态的控制

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Haldex耦合器是一种先进的机械结构，主要用于调节车辆的转矩分配和扭矩转换，主要用于越野及极限路面条件下，以改善车辆的牵引性能及操控性。其结构包括液压力场调节装置和转矩控制模块等。其工作原理为利用内部压力控制液压离合器的结合与分离，使传动系统的动力在车轮间得以高效分配。当车辆行驶在复杂路面时，Haldex耦合器能够根据路况动态调整输出扭矩，以实现更高效的行驶和操控性能。其核心部件的设计和制造工艺确保了其卓越的性能和可靠性。