Как работает муфта полного привода Haldex

Современные полноприводные кроссоверы значительную часть времени проводят в переднеприводном режиме и автоматически подключают вторую ось, лишь когда передние колеса буксуют.

Автоматически подключаемый полный привод, или AWD, экономит топливо, хотя по проходимости такие машины уступают внедорожникам с постоянным полным приводом, 4WD, или с подключаемым вручную — Part-Time 4WD. Заднюю ось подключает по команде электроники многодисковая фрикционная муфта, которую для краткости называют по имени производителя — Haldex  . Расскажем, как работает муфта и как устроены разные поколения Haldex.

Что такое Haldex. Это муфта, которая заменяет межосевой дифференциал у машин с подключаемым полным приводом AWD, — когда колеса на одной оси буксуют, она передает крутящий момент на вторую. Полностью механические дифференциалы, такие как Torsen, учитывают только разницу скорости вращения колес, а муфта Haldex действует по команде от электронного блока управления. Электроника при этом анализирует множество данных: положение педалей и руля, скорость вращения колес, движения машины и дорожные условия.

На каких автомобилях ставят. Первыми машинами с такой муфтой стали Audi A3 Quattro, Audi TT и Volkswagen Golf. У них двигатель с поперечным расположением, поэтому нет места, чтобы установить механический межосевой дифференциал. Муфта Haldex более компактная, и ее установили у задней оси.

Сейчас полный привод с муфтой Haldex используют многие производители в своих фирменных системах: Mercedes 4Matic, VW 4motion, BMW xDrive, Audi quattro, а также Ford, Land Rover, Volvo. Муфту ставят не только в автомобили с поперечным расположением двигателя, но и в некоторые суперкары со среднемоторной компоновкой — например, Bugatti Veyron и Lamborghini Aventador LP700.

Муфту Haldex выпускают более 25 лет, но ее принципиальная конструкция не изменилась.

Вот основные детали современной муфты Haldex:

• многодисковое сцепление — блокирует муфту;
• рабочий поршень — прижимает пакеты фрикционных дисков друг к другу;
• блок электронного управления — управляет электронасосом и клапанами;
• насос — нагнетает масло в гидравлическую систему;
• клапаны — регулируют давление в гидравлической системе.

Муфту Haldex иногда путают с вискомуфтой, но это совершенно другое устройство. Фрикционы вискомуфты вращаются в специальной вязкой жидкости, которая загустевает, когда скорость ведущих и ведомых дисков разная. В муфте Haldex поршни сжимают пакеты дисков под давлением масла, которое создает насос, а управляют всем этим регулирующие клапаны по командам электронного блока.

Первые муфты Haldex появились в 1998 году, но саму муфту постоянно дорабатывали, так что конструкция менялась от поколения к поколению. В 2011 году компания BorgWarner купила отделение Haldex, которое производило детали трансмиссии.

Поэтому начиная с пятого поколения муфты официально называют не Haldex, а просто муфтами полного привода AWD.

Особенности конструкции. Главная часть муфты — механический дифференциальный насос, который нагнетает масло в гидросистему, как только ведущий и ведомый валы начинают вращаться с разной скоростью.

Чтобы муфта сработала, колесу достаточно повернуться на четверть оборота — масло при этом давит на рабочий поршень, который сжимает фрикционные диски. В результате муфта блокируется и подключает заднюю ось. Чтобы выбрать зазоры подъемных и рабочего поршней, фрикционных дисков и уменьшить время срабатывания муфты, в системе есть электрический насос, который создает небольшое начальное давление.

Степень блокировки регулирует электромеханический линейный клапан с электродвигателем, который в некоторых ситуациях уменьшает давление масла в системе по командам блока управления. Электроника учитывает данные с датчиков ABS, положение педали акселератора, частоту вращения двигателя, включение стоп-сигнала, стояночного тормоза и ускорение автомобиля. Например, если машина тормозит, клапан полностью сбрасывает давление в системе, размыкая муфту и отключая вторую ось, чтобы не мешать работе ABS.

Распределение крутящего момента. В нормальных условиях, например когда машина едет с высокой скоростью по хорошей прямой дороге, на заднюю ось передается около 10% крутящего момента. На скользкой дороге с полностью заблокированной муфтой на задние колеса она перебрасывает до 50% крутящего момента. Поскольку основной механический гидравлический насос работает только при разной скорости вращения передних и задних колес, заранее подключить полный привод невозможно.

Модели автомобилей  : Audi A3/S3 (1998—2003), Audi TT (1998—2006), VW Golf (1998—2004), VW New Beetle (1998—2003), VW Sharan (1998—2007), Skoda Octavia (1998—2004), Volvo S60 (2002).

Особенности конструкции. Гидравлическую часть оставили почти без изменений — с основным механическим дифференциальным насосом. Вспомогательный электронасос с гидроаккумулятором вынесли в отдельный блок, чтобы его можно было легко заменить, а саму муфту поместили в корпус заднего дифференциала. Она стала работать быстрее и точнее, потому что электромеханический регулирующий клапан заменили на электромагнитный. Также добавили датчик давления масла, дающий обратную связь блоку управления.

Распределение крутящего момента. В нормальных условиях на заднюю ось передается 5% крутящего момента, а если колеса проскальзывают — до 50%. Как и в муфтах первого поколения, подключить полный привод заранее невозможно: основной гидравлический насос чисто механический и работает только при разных скоростях вращения передних и задних колес.

Модели автомобилей: Audi TT/TTS (2007—2009), VW Golf (2004—2008), VW Passat (2005—2009), Skoda Octavia (2004—2009), Volvo S60 (2003—2005), Volvo V70 (2003—2005), Volvo XC70 (2003—2005), Volvo S80 (2004—2005), Volvo XC90 (2003—2004).

Особенности конструкции. Основной гидравлический насос — механический, как и в предыдущих поколениях. Вспомогательный электрический насос благодаря обратному клапану мог создавать достаточное давление, чтобы блокировать муфту заранее, еще до того, как передние колеса начнут буксовать. В поздних моделях этого поколения электрический насос сделали более мощным.

Распределение крутящего момента. В нормальных условиях на заднюю ось передается 5% крутящего момента, а если колеса проскальзывают — до 50%. Электронный блок управления по данным различных датчиков распознает дорожную обстановку и, если необходимо, заранее подает команду электронасосу, который создает давление и блокирует муфту. А когда передние колеса начинают скользить, подключается основной дифференциальный механический насос.

Модели автомобилей: Land Rover Freelander 2 (2007—2009), Volvo V70 (2006—2008), Volvo S80 (2006—2008), Volvo S60 (2007—2009), Volvo XC90 (2006—2009), Volvo XC70 (2006—2009).

Особенности конструкции. От механического гидравлического насоса полностью отказались в пользу мощного электрического с гидроаккумулятором. Быстродействующий электромагнитный клапан регулирует давление в гидросистеме и меняет степень блокировки муфты. Такая схема позволяет подключать полный привод в любой момент, даже когда колеса не буксуют, по команде электронного блока, который распознает дорожную обстановку и намерения водителя по сигналам различных датчиков.

Распределение крутящего момента. Фиксированного значения нет. Блок управления превентивно подключает заднюю ось в необходимых ситуациях — например, когда машина разгоняется или входит в поворот на скользкой дороге. Муфта четвертого поколения умеет работать совместно с ESP, но при торможении блок управления отключает полный привод, чтобы не мешать системе ABS.

Модели автомобилей: VW Golf (2008—2012), VW Tiguan (2008—2014), VW Sharan (2011—2015), VW Passat (2010—2015), Audi Q3 (2011—2013), Audi A3 (2009—2012), Audi TT (2008—2012), Skoda Superb (2008—2014), Skoda Yeti (2009—2014), Skoda Octavia (2009—2013), Volvo V60 (2011—2012), Volvo V70 (2009—2012), Volvo S80 (2009—2012), Volvo S60 (2011—2012), Volvo XC60 (2009—2012), Volvo XC70 (2009—2012), Volvo XC90 (2009—2015).

Особенности конструкции. Электронасос муфты объединили в едином блоке с центробежными регулирующими клапанами — центробежном электрогидравлическом приводе, — а от гидроаккумулятора, отдельного электромагнитного клапана и масляного фильтра отказались. Насос работает постоянно, а центробежный регулятор поддерживает необходимое давление в системе. Муфтой управляет электронный блок, который отслеживает сигналы различных датчиков и распознает дорожную обстановку, превентивно подключая полный привод, когда это необходимо. Размыкает муфту отдельный клапан, сбрасывающий давление в гидросистеме.

Распределение крутящего момента. Как и у муфт предыдущего поколения, фиксированного соотношения момента между передними и задними колесами нет. Электронный блок постоянно гибко управляет степенью блокировки муфты, направляя на задние колеса нужный крутящий момент вплоть до 100%.

Модели автомобилей: Audi TT (c 2014 года), VW Golf (2012—2021), VW Passat (2015—2024), VW Sharan (2015—2023), VW Tiguan (2015—2024), Skoda Octavia (2012—2021), Skoda Kodiaq (2016—2024), Skoda Superb (2015—2022), Skoda Karoq (2017—2021), Skoda Yeti (2014—2018), Volvo V60 (2013—2018), Volvo V70 (2013—2016), Volvo S80 (2013—2016), Volvo S90 (с 2017 года), Volvo V40 (2013—2019), Volvo S60 (с 2014 года), Volvo V90 (с 2017 года), Volvo XC60 (2013—2021), Volvo XC70 (2013—2016), Volvo XC90 (2016—2021).

Особенности конструкции. Муфту сделали легче, чем конструкцию предыдущего поколения. Электронный блок управления встроили в электрогидравлический привод — теперь между ними нет уязвимого кабеля. Мотор электронасоса заменили на бесщеточный — более надежный.

Распределение крутящего момента. Фиксированного соотношения нет: муфта подключает полный привод, когда это необходимо. Электронный блок постоянно гибко управляет степенью блокировки муфты, направляя на задние колеса нужный крутящий момент вплоть до 100%, а когда полный привод не нужен, отключает электромотор насоса, чтобы экономить топливо.

Модели автомобилей: Skoda Karoq (с 2021 года), Skoda Kodiaq (c 2024 года), Skoda Superb (с 2022 года), Skoda Octavia (с 2021 года), VW Golf (с 2021 года), VW Passat (с 2024 года), VW Tiguan (с 2024 года), Geely Monjaro (с 2022 года), Geely Atlas (с 2024 года), Volvo XC60 (с 2022 года), Volvo XC90 (с 2021 года), Volvo V90CC (с 2021 года).

Муфты первого-третьего поколений всегда передают 5—10% крутящего момента на заднюю ось, даже когда машина движется прямо с постоянной скоростью по сухому покрытию. Это позволяет не тратить время, чтобы выбрать зазоры между пакетами дисков, и быстрее подключать полный привод. Муфты четвертого-шестого поколения срабатывают намного быстрее, поэтому у них нет фиксированного значения крутящего момента на задней оси.

Вот как работает муфта полного привода в разных дорожных ситуациях.

Когда автомобиль начинает движение, муфта замыкается и передает значительную часть крутящего момента на заднюю ось. Муфты первого-третьего поколений делают это только при пробуксовке передних колес, четвертого-шестого — превентивно.

Когда автомобиль движется прямо и равномерно по сухой дороге, муфта передает на заднюю ось минимально возможный крутящий момент. Для Haldex первого-третьего поколений это 5—10%, а более новые могут полностью отключать заднюю ось.

На низких скоростях, например когда автомобиль паркуется, муфта передает небольшой крутящий момент на задние колеса, если это необходимо.

В поворотах и на скользкой дороге муфта Haldex подключает заднюю ось: первое-третье поколения — когда передние колеса начинают скользить, четвертое-шестое — заранее, как только электронный блок управления распознает ситуацию.

На бездорожье или на льду, если передние колеса полностью теряют сцепление с дорогой и свободно вращаются, муфта передает на задние весь доступный крутящий момент двигателя — до 100%. Но долго двигаться с заблокированной муфтой в таком режиме не получится. Когда она перегревается, срабатывает защита и полный привод временно отключается. Его можно будет включить только после того, как муфта остынет.

Когда автомобиль тормозит, блок управления размыкает муфту, чтобы не мешать работе ABS. То же произойдет, если включить стояночный тормоз.

Когда автомобиль буксируют, муфта должна быть полностью разомкнута, чтобы не повредить трансмиссию. У муфт первого-третьего поколений при заглушенном двигателе электронасос не работал и в гидросистеме не было давления — машину можно было буксировать без каких-либо ограничений. Муфту четвертого-шестого поколений полностью разомкнуть невозможно: там есть пружинная шайба, которая поджимает рабочий поршень и выбирает зазоры дисков. Поэтому буксировать машину с заглушенным двигателем можно только 50 км и со скоростью не выше 50 км/ч.

Современные муфты Haldex — очень надежные устройства. Но, как и любой другой механизм, их нужно периодически обслуживать. В муфтах первого-третьего поколений рекомендуют чистить фильтры и менять масло каждые 40 000—60 000 км, а четвертого-шестого — каждые 30 000 км или раз в три года. Если автомобиль часто используют на бездорожье, менять масло нужно чаще.

Какое масло нужно. В муфты Haldex заливают только специальное масло — не подойдет ни обычное трансмиссионное, ни гидравлическая жидкость, например для гидроусилителя руля.

Кроме того, производители выпускают масла с разными спецификациями для муфт разных поколений: например, масло BorgWarner DS2000884 можно заливать в любые муфты, а DS2018394 — только в пятое и шестое поколения. Масла выпускают и другие производители — как под марками автоконцернов, так и под своими: Liqui Moly, Ravenol, Febi и другие. Такое масло стоит дороже трансмиссионного — 5000—10 000 ₽ за 0,85 л.

Как менять. Удобнее всего делать это с автомобилем на подъемнике, поскольку муфта находится под днищем у заднего дифференциала. Вот примерная последовательность действий:

1. Открутить сливную пробку и слить старое масло.
2. На муфтах последних поколений снять насос со встроенной фильтрующей сеткой, а на более ранних — отдельный масляный фильтр, чтобы промыть от налипшей грязи.
3. Вновь установить насос и фильтр, если он есть.
4. Закрутить новую сливную пробку, а старую выбросить — эту деталь считают одноразовой.
5. Открутить заливную пробку и с помощью большого шприца и тонкой силиконовой трубки наполнять муфту маслом, пока его уровень не достигнет заливного отверстия.
6. Временно закрыть заливное отверстие старой пробкой, снять машину с подъемника и энергично проехать несколько кругов, чтобы прокачать масло в муфте и удалить воздушные пробки.
7. Вновь поднять машину, долить масло до уровня заливного отверстия и закрутить новую пробку, а старую выбросить.

Заменить масло могут в большинстве сервисов — эта несложная работа займет полчаса-час и обойдется в 2500—4000 ₽.

Если изменилась управляемость, например автомобиль заносит в поворотах или на скользкой дороге, слышен гул или хруст, похожий на звук движения по щебню, либо машина медленнее разгоняется — скорее всего, муфта работает неправильно. Вот что чаще всего выходит из строя:

• масляный фильтр муфт первых поколений забивается грязью, и муфта перегревается. Новый фильтр стоит 3000—6000 ₽ в зависимости от производителя и поколения, одновременно нужно заменить и масло;
• щетки электромоторов у муфт четвертого-пятого поколений изнашиваются. Стоимость ремкомплекта — 2000—2500 ₽;
• электромотор насоса перегорает. Цена зависит от производителя и поколения муфты: для первых — 20 000—35 000 ₽, для пятого — 50 000 ₽, а для шестого — 90 000 ₽.

Плюсы:

• Очень быстро подключают полный привод. Начиная с третьего поколения муфты срабатывают превентивно, еще до пробуксовки колес — водитель может даже не заметить, что дорожные условия изменились.
• Узел очень компактный — производитель может использовать муфту практически в любом автомобиле.
• Полностью электронное управление позволяет производителю гибко настраивать поведение машины.
• Муфта может работать совместно с антипробуксовочной системой начиная с четвертого поколения.
• Надежный механизм — если регулярно менять масло и проверять насос и фильтр, серьезного ремонта чаще всего можно избежать.

Минусы:

• Первые два поколения муфт подключают полный привод только после того, как колеса пробуксовывают и автомобиль начинает терять управляемость.
• Электронный блок управления муфт первого и второго поколений отключает полный привод, когда срабатывает ESP. В критических ситуациях это сохраняет эффективность электронных систем, но снижает проходимость.
• Лучше не использовать в условиях тяжелого бездорожья. Если фрикционы замкнуты длительное время, муфта перегревается и может выйти из строя.

1. Муфту Haldex используют в автомобилях с автоматически подключаемым полным приводом.
2. С 1998 года сменилось пять поколений муфты, когда производитель серьезно менял конструкцию.
3. Чтобы избежать большинства серьезных проблем, нужно регулярно менять масло в муфте полного привода.
4. Автомобили с муфтой Haldex не для серьезного бездорожья: при экстремальных нагрузках она перегревается.