Technické okienko | Ako funguje pohon všetkých kolies Haldex?

Technické okienko | Všetko, čo potrebujete vedieť o systéme Haldex

Technické okienko | Komplexná príručka o systéme pohonu Haldex

Podľa rodičov bolo moje prvé slovo “Porsche” a drží ma to dodnes. Motoristické články píšem viac ako 5 rokov, preferujem šoférskejšie zamerané a kultové autá.

Anton Čorňák

Nástup pohonu všetkých kolies v osobných autách zmenil spôsob, akým automobilky navrhovali každé vozidlo. Jedným z prelomových výrobcov bolo Audi, ktoré so svojim systémom quattro vydláždilo cestu bežným 4x4 autám a súčasne prepísalo pravidlá rally. Netrvalo dlho a každý výrobca chcel mať vlastný systém pohonu všetkých kolies. Jeden zo systémov sa nazýva Haldex a bol vyvinutý švédskou firmou Haldex Traction. Firma bola vlastníkom patentu elektronicky riadeného diferenciálu s obmedzenou svornosťou, ktorý dokázal prenášať krútiaci moment na všetky kolesá. 

Automobilové prostredie sa od polovice deväťdesiatych rokov drasticky zmenilo, ale kompaktný charakter a neustále sa zjednodušujúci dizajn Haldexu umožnili systému udržať sa na trhu. Technikou dokáže konkurovať aj tým najlepším systémom a vďaka vysokej variabilite ho môžete nájsť od hot hatchov typu Golf R až po oplastované offroadové kombi Volvo XC70 (či V90 Cross Country). 

Existuje viac ako niekoľko spôsobov, ako implementovať systém pohonu všetkých kolies, ale vo všeobecnosti je hlavným problémom orientácia motora. Pozdĺžne usporiadanie, ako napríklad v BMW M3 alebo Mercedes-AMG E63 AMG, je tradičné a má prevodovku za motorom. Naproti tomu priečne usporiadanie, ako vo vozidlách VW Group či v moderných Volvách, má motor a prevodovku umiestnenú vedľa seba v motorovom priestore.

Pohon všetkých kolies pri tradičnom usporiadaní ráta buď s dodatočným hriadeľom vychádzajúcim z prevodovky, ktorý poháňa prednú nápravu, alebo stredový diferenciál na prednej časti prevodovky, ktorý posiela výkon späť cez prevodovku do diferenciálu vo vnútri skrine prevodovky.

Dizajn Haldex nič také nepoužíva a namiesto toho obsahuje dva hlavné komponenty oddelene: v zadnej časti vozidla je haldex spojka AOC (Active On-demand Coupling), umiestnená na prednej časti zadného diferenciálu. AOC sa aktivuje, keď predné kolesá stratia trakciu, čo detekujú snímače. Keď dôjde k preklzu, AOC aktivuje interný hydraulický spojkový systém a zapne ho, čím prenesie krútiaci moment na zadné kolesá. Za normálnych podmienok systém funguje v podstate ako predný náhon.

<a rel="noopener" href="https://autobild.pluska.sk/gal/poradca/technicke-okienko-ako-funguje-pohon-vsetkych-kolies-haldex" target="_blank">Nenechajte si ujsť galériu k článku</a>

V rámci AOC sú dve sady mokrých trecích doštičiek alebo spojok. Keď je jedna skupina pripojená k hnaciemu hriadeľu a druhá k zadnému diferenciálu, spojenie lamiel spolu aktivuje prenos krútiaceho momentu na sekundárnu (často zadnú) nápravu. Neskoršie generácie s oveľa pokročilejšími senzormi a technológiou majú oveľa väčšiu kontrolu nad uzamykaním pohonu a oveľa rýchlejšie reakčné časy.

Aj keď Haldex spojka zaberá pomerne rýchlo aj na najstarších generáciách systému, o tom, kedy sa pripojí aj druhá náprava, rozhoduje auto samé a vodič nad tým nemá kontrolu. To však pre väčšinu vodičov nie je negatívum - výhodou Haldexu je nižšia spotreba, keďže druhá náprava sa pripája len sporadicky a keď je to skutočne nevyhnutné. 

Švédi pokračovali vo vývoji svojho dizajnu až do roku 2011, kedy divíziu Haldex Traction odkúpila firma BorgWarner, ktorá pokračovala v úpravách dizajnu systému Haldex do dnešnej podoby. Dnes sa najčastejšie využíva vo výkonnejších vozidlách, ktorým pomáha efektívne preniesť krútiaci moment na vozovku - ale nájdeme ho aj vo väčších SUV či mierne offroadových autách.

Systém Haldex sa objavil koncom deväťdesiatych rokov a zostal spoľahlivou a efektívnou formou pohonu všetkých kolies dodnes. Jeho pokračujúci úspech pramení z efektívneho dizajnu, ale vďaka mnohým aktualizáciám v priebehu rokov je konkurencieschopný a neustále sa zlepšuje. Pozrime sa na jednotlivé generácie systému.

Prvá generácia sa dostala k vodičom po prvýkrát vo Volkswagene Golf 4Motion z roku 1998 - zaujímavosťou je, že už vtedy mal prakticky rovnaké základné komponenty, ako má systém dodnes. Kuželové súkolesie pripojené k prevodovke posiela výkon motora cez polosi na prednú nápravu a súčasné cez hnací hriadeľ do Haldex spojky namontovanej tesne pred zadným diferenciálom. Kde ale prvá generácia ukazuje svoj vek, je aktivácia spojkových lamiel.

Hydraulický tlak potrebný na zopnutie spojok vytvára mechanické diferenciálne čerpadlo. Na rozdiel od tradičných čerpadiel je mechanické diferenciálne čerpadlo zabudované do spojkovej skrine - dôvodom je kompaktnosť celého systému. Za normálnych jazdných podmienok prechádza cez zadné kolesá iba 10 % krútiaceho momentu motora.

Pri preklze predných kolies o 90° dokáže Haldex preniesť na zadnú nápravu až 50 % dostupného krútiaceho momentu. Hoci je to na svoju dobu technicky vyspelý a konkurencieschopný systém, ide v podstate o reaktívne nastavenie pohonu - na rozdiel od pôvodného quattra od Audi, ktoré posiela konštantný výkon na všetky kolesá, sa Haldex zopne až po preklze. 

Diferenciálne čerpadlo v prvej generácii predstavovalo jednoduchý, ale efektívny spôsob generácie požadovaného hydraulického tlaku, ale séria ventilov riadiacich tlak bola trochu "surová". Vodiči boli často vydaní na milosť (a nemilosť) mechanických obmedzení ventilov, a tak sa inžinieri Haldexu rozhodli navrhnúť oveľa presnejšie riešenie. V roku 2002 debutovala druhá generácia s novým a vylepšeným, elektronicky riadeným systémom (solenoidy).

Druhá generácia síce zostala reaktívnym systémom, no aplikácia krútiaceho momentu sa zlepšila vďaka novej technike. Elektromagneticky riadený proporcionálny ventil nahradil lineárny ventil a pribudol tlakový snímač, ktorý sa aktívne používal na reguláciu tlaku. V závislosti od auta riadil solenoidy buď samostatný modul alebo riadiaca jednotka auta na základe dát z tlakového snímača.

Vďaka tomu bol systém presnejší a variabilnejší, čo umožnilo väčší alebo menší krútiaci moment zadných kolies. To sa pozitívne odzrkadlilo na spotrebe paliva a opotrebovaní Haldex spojky. Okrem toho bol systém znova kompaktnejší a ľahší. Navyše v štandardnom stave presúval na zadnú nápravu len 5 percent krútiaceho momentu oproti 10.

Len o dva roky neskôr prišla tretia revízia. Hlavná sťažnosť proti predchádzajúcim generáciám sa týkala času odozvy systému, ktorý si vyžadoval približne 90-stupňové preklzávanie kolies, kým spojky vytvorili dostatočný hydraulický tlak na zopnutie. Novinkou pre tretiu generáciu bol jednoducho spätný ventil umiestnený v jednej línii s malým, elektrickým hydraulickým podávacím čerpadlom. Vďaka tomu bolo možné systém natlakovať ihneď po spustení, čím bol praktický okamžite pripravený na zopnutie. Haldex označil novú generáciu ako „PreX“.

Neskôr bolo čerpalo nahradené väčšou jednotkou, ktorá lepšie vyhovovala požiadavkám systému. Bez ohľadu na veľkosť, po vyčerpaní počiatočného tlaku pokračovalo v dodávaní potrebného tlaku klasické mechanické čerpadlo. Väčšie elektrické čerpadlo však bolo znakom budúcnosti, pretože zastarané mechanické čerpadlo prestalo mať zmysel. Aj v tomto prípade bolo štandardne na zadnú nápravu prenášaných 5 percent krútiaceho momentu.

Uvedenie systému Haldex štvrtej generácie v roku 2007 zaznamenalo ďalší významný posun v spôsobe fungovania systému. Zo špeciálne navrhnutého mechanického čerpadla, ktoré sa používa od prvej generácie systému, sa primárnym zdrojom tlaku stalo elektrické čerpadlo. Namiesto spoliehania sa na čokoľvek, čo bolo generované mechanicky, elektrické čerpadlo bolo riadené riadiacou jednotkou a mohlo meniť tlak na základe konkrétnej situácie - o ktorej riadiacu jednotku informovali senzory.

Prechod z mechanického na elektrické čerpadlo prišiel s viacerými zmenami hydraulického systému. No čo bolo dôležité, tento systém už dokázal v štandardných podmienkach prenášať na zadnú nápravu 0 percent krútiaceho momentu, čo sa odzrkadlilo na spotrebe.

O vývoj piatej generácie sa stala už americká firma BorgWarner, našťastie bez toho, aby výrazne zmenila existujúcu architektúru systému. Cieľom vylepšení bolo zjednodušiť systém spojok. Hoci elektrické čerpadlo bolo skokom vpred, stále existovalo niekoľko ďalších zastaraných komponentov, na ktoré sa systém pri ovládaní spojok spoliehal. Hlavnou zmenou zjednodušenia bolo zavedenie odstredivého elektrohydraulického pohonu.

Pohon obsahuje čerpadlo a prepúšťací ventil, čo umožnilo odstrániť okrem iného solenoidy. Čerpadlo typu "všetko v jednom" nasáva hydraulickú kvapalinu z malej vane a vďaka prepúšťaciemu ventilu dokáže zabezpečiť správny tlak. 

O riadenie systému sa tak výhradne starajú riadiace jednotky. Samozrejme pribudli presnejšie senzory novej generácie.

Vďaka svojej kompaktnej povahe so sebou prinášal Haldex niekoľko potenciálnych problémov. Spočiatku bola otázna aj samotná životnosť. No ak sa o Haldex staráte prakticky ako akýkoľvek iný mechanický systém, v podstate sa nemáte čoho obávať.

Aj keď sú spojky mokré (ponorené v hydraulickom oleji), stále sa navzájom opotrebúvajú a vytvárajú nečistoty podobné prachu. Každá generácia Haldexu má preto filter, ktorý bráni ich opätovnému vniknutiu do čerpadla. Ukazuje sa, že filtre plnia svoju úlohu veľmi dobre, pretože len veľmi málo Haldexov umrie na chybné čerpadlo. Väčším problémom je opotrebovanie spojok, čo spôsobuje vytváranie akéhosi kalu v hydraulickej kvapaline. 

Nech máte akúkoľvek generáciu, výsledok bude rovnaký. Čiastočne alebo úplne upchaté filtre blokujú prietok kvapaliny do čerpadla, čo spôsobuje zníženú účinnosť. V závislosti od výrobcu a generácie vozidla môžete tento problém zistiť pomocou diagnostiky. Rovnako, ako v prípade motorového oleja, aj tu platí, že jediný spôsob, ako sa vyhnúť kontaminovanému oleju a upchatým filtrom, je vykonávať údržbu jednotky. Proces výmeny filtra sa líši podľa konkrétneho auta a generácie, ale dá sa povedať, že celý proces je pomerne jednoduchý. 

Systém piatej generácie je jediný, ktorý má opakovane použiteľné filtračné sito pripojené priamo k primárnemu hydraulickému čerpadlu - to znamená, že pri čistení musí ísť von celé čerpadlo.

Poruchy elektrického čerpadla (generácia 4 a 5)

Poškodené čerpadlo sa najčastejšie objavuje v systéme piatej generácie v hot hatchoch ako Audi S3 a Volkswagen Golf R 7. generácie. Dôvodom je častá agresívna jazda a malý filter - a neprispievajú ani predĺžené servisné intervaly. Porucha čerpadla je typicky charakterizovaná preklzávaním kolies a následným trhnutím, no málokedy sa na prístrojovej doske objaví varovné hlásenie. Môže dôjsť k záblesku kontrolky trakcie, ale chybu najlepšie identifikujete v pamäti chybových kódov cez diagnostiku.

Pri starších systémoch Volvo a Land Rover je pravdepodobne na vine vek. Čerpadlá bežia približne každých 20 sekúnd, aby udržali systém pod tlakom. Ak čerpadlo prestane fungovať úplne, zrazu máte zo štvorkolky len predokolku. Tieto problémy sa ale vo všeobecnosti týkajú len štvrtej a piatej generácii, hoci poškodenie čerpadla ako také sa nevyhne žiadnej generácii. Predovšetkým „PreX“ čerpadlá môže postihnúť rovnaký osud. Jediným riešením je výmena čerpadla.

Ovládací modul spojok je pomerne častým problémom na starších jednotkách Haldex. Takmer každý modul je umiestnený na boku skrine Haldexu preto, aby bol systém kompaktný a čo najjednoduchší. Jeho vystavenie teplu a iným externým vplyvom však môže pôsobiť proti životnosti.

Často sa môže objavovať korózia, alebo dokonca roztavené časti modulu. Keďže modul kontroluje všetky funkcie a zaznamenáva funkčnosť každého komponentu, často tento problém spoznáte prostredníctvom diagnostiky alebo jednoducho tak, že systém nefunguje. Ak budete mať šťastie, na vine bude len chyba komunikácie. V opačnom prípade sa nevyhnete výmene modulu.

Na druhej strane, najpokročilejšie moduly piatej generácie môžu zlyhať bez akéhokoľvek mechanického poškodenia. Softvérové ​​chyby sa môžu objaviť aj pri poškodení iných komponentov - napríklad pri výmene poškodeného čerpadla je potrebné zresetovať aj celý riadiacu modul a adaptovať ho na nové čerpadlo. No niektorí majitelia zistili, že ani to nepomáha a riadiaca jednotka si aj po výmene a resete zachovávala predchádzajúcu poruchu.

Systém Haldex, rovnako ako akýkoľvek iný kvapalinou naplnený komponent v aute, potrebuje pravidelný servis. Kvapalina sa môže kontaminovať, čo môže viesť k upchatiu filtrov. Pravidelný servis je jediný spôsob, ako zabrániť potenciálnej katastrofe - našťastie si nevyžaduje značné množstvo práce.

Ak ste si práve kúpili vozidlo vybavené Haldexom, urobte autu (aj svojej peňaženke) láskavosť a vymeňte olej čo najskôr. Hoci pri prvých generáciách automobilky často uvádzali doživotnú náplň, odborníci odporúčajú výmenu najneskôr každé 3 roky alebo 60-tisíc kilometrov. Ak je vozidlo upravené výkonovo, je lepšie interval ešte skrátiť.

Technické okienko | Ako funguje pohon všetkých kolies Haldex?

Autor článku

Anton Čorňák

Výber pre vás

Technické okienko | Ako funguje pohon všetkých kolies Haldex?

Autor článku

Anton Čorňák

Súvisiace články

Turbo na odpis? Možno nie! Ako poslednú možnosť skúste jeden lacný trik

TOP 50 najpredávanejších áut v roku 2024: Golf sa vracia medzi elitu a kráľom je Rumun!

Príbeh ikony | Trabant: Najhoršie auto v histórii?

Výber pre vás