Działanie i generacje sprzęgła haldex. Dlaczego może być lepsze od napędu stałego?

Sprzęgło firmy Haldex zrobiło niesamowitą karierę wśród producentów samochodów z napędem na cztery koła. W sposób prosty i przystępny wyjaśniam zasadę działania tej konstrukcji, dlaczego czasami jest lepsze od napędu stałego oraz czym różnią się kolejne generacje haldexa.

Sprzęgło zaprojektowane i rozwijane przez firmę Haldex jest używane przez wielu producentów samochodów z napędem na cztery koła, m.in. Grupę Volkswagena, z Bugatti włącznie, a także Volvo, Forda, Opla czy Land Rovera i nieistniejącego Saaba. Obecnie jest to dość zaawansowany układ, który ściśle współpracuje z systemami przeciwpoślizgowymi oraz silnikiem i znacząco różni się od pierwszej generacji.

Co ciekawe, firmę Haldex przejęła w 2011 r. firma Borg Warner, dlatego producenci aut raczej unikają używania nazwy haldex dla tego typu sprzęgła.

Generalna zasada działania sprzęgła haldex nie zmieniła się na przestrzeni lat – zmieniało się jedynie sterowanie sprzęgłem. Jest to sprzęgło dołączające napęd jednej osi do napędu osi głównej. W samochodach z silnikiem umieszczonym poprzecznie z przodu sprzęgło umieszcza się przy tylnym mechanizmie różnicowym, natomiast w modelach z silnikiem umieszczonym centralnie przy przednim.

Sprzęgło haldex jest jednym z typów wielopłytkowych sprzęgieł automatycznych. Wraz z narastaniem czynników odpowiadających za blokowanie sprzęgła (m.in. obroty osi głównej), przenosi ono coraz większą porcję momentu obrotowego na oś dopędzaną. Działa więc podobnie do sprzęgła wiskotycznego, ale w przeciwieństwie do niego nie pracuje w nim substancja lepkościowa i ma zdolność do niemal pełnego zablokowania.

Mowa tu blokowaniu sprzęgła, czyli o wyrównywaniu prędkości obrotowej obu osi, a co za tym idzie, stopniowym zwiększaniu zdolności do przenoszenia momentu obrotowego na oś dopędzaną, nawet powyżej 50 proc. Teoretycznie, przy pełnym zablokowaniu sprzęgła, możliwe jest przeniesienie niemal 100 proc. momentu obrotowego na oś dopędzaną, jak w przypadku napędu dołączanego na sztywno. W praktyce jest to ok. 95 proc.

To też powoduje, że w niektórych przypadkach, na przykład na bardzo śliskiej nawierzchni czy w warunkach offroadowych, sprzegło haldex zapewnia lepszą trakcję od rozwiązania z centralnym mechanizmem różnicowym bez blokady, np. w systemie quattro z torsenem. W takim układzie za blokowanie napędu odpowiada sam mechanizm, ale nie zapewnia on takiego stopnia zablokowania jak sprzęgło, nawet wspierany kontrolą trakcji.

Sprzęgło haldex na przestrzeni lat rozwijano w zakresie sterowania, by działało szybciej i sprawniej, a przede wszystkim stanowiło wsparcie już przed pojawieniem się poślizgu. Poniżej kolejne generacje z krótką charakterystyką działania:

• Haldex I generacji (debiut w 1998 r.) – za sterowanie odpowiada pompa hydrauliczna, którą napędzała różnica prędkości obrotowej pomiędzy osią główną (z reguły przednią) a osią dopędzaną (z reguły tylną). W wyniku różnic prędkości pompa zwiększała ciśnienie w układzie, co powodowało płynne włączanie sprzęgła. Niestety, rozwiązanie to działa dość powoli i nieprzewidywalnie w połączeniu z systemem ESP, ponieważ włączanie sprzęgła działa dość nagle.
• Haldex II generacji (debiut w 2001 r.) – pompa hydrauliczna została zastąpiona pompą z elektronicznymi zaworami sterującymi, które regulują ciśnienie i pozwalają na lepszą kontrolę pracy sprzęgła, zwłaszcza w przypadku działania systemu ESP. Dzięki temu sprzęgło działa płynniej i w niektórych sytuacjach jest rozłączane.
• Haldex III generacji (debiut w 2006 r.) – do pompy hydraulicznej dodano pompę elektryczną, która realizuje blokowanie nie tylko wtedy, kiedy pojawi się różnica prędkości obrotowej osi, lecz także wtedy, kiedy może pojawić się taka potrzeba – np. pokonywanie zakrętu, mocne wciśnięcie pedału gazu, włączenie odpowiedniego trybu jazdy, itp. Ta generacja haldexa jest już w pełni kompatybilna z systemami przeciwpoślizgowymi.
• Haldex IV generacji (debiut w 2007 r.) – rozwiązanie pozbawiono pompy hydraulicznej, zastępując ją w pełni pompą elektryczną i akumulatorem ciśnienia oleju. Jest to już układ sterowany w pełni elektronicznie, realizujący spięcie sprzęgła w razie potrzeby.
• Haldex V generacji (debiut w 2012 r.) - działanie jest praktycznie identyczne jak wcześniejsze, ale budowa jest prostsza i lżejsza, ukierunkowana na niższe zużycie paliwa. W związku z tym usunięto akumulator ciśnienia oleju, a także filtr oleju. To pierwsza generacja zaprojektowana po przejęciu Haldexa przez Borg Warner.