Haldex – co to jest i jak działa ten napęd? Sprzęgło Haldex vs Torsen

W większości aut osobowych sztywny napęd na cztery koła nie ma większego sensu. Stosuje się więc rozwiązania, które rozkładają moment obrotowy pomiędzy przednią i tylną osią w zależności od potrzeb. Sprzęgło Haldex jest jednym z systemów, który to umożliwia. Co to jest Haldex i jaka jest jego zasada działania? Jakie wady i zalety ma system Haldex? Wyjaśniamy najważniejsze kwestie.

Spis treści:

• Sprzęgło Haldex – co to jest?
• Zasada działania sprzęgła Haldex
• Generacje sprzęgła Haldex
• Zalety i wady samochodów ze sprzęgłem Haldex

Sprzęgło Haldex – co to jest?

Stosowany w autach z napędem 4×4 system Haldex to wielopłytkowe sprzęgło automatyczne stanowiące centralny mechanizm różnicowy. Jego nazwa zwięła się od firmy Haldex, która opracowała technologię w 1998 roku. Napęd Haldex łączy dwa wały osi, przedniej i tylnej, przekazując moment obrotowy na przednie i tylne koła. Mimo że wartości momentu obrotowego się zmieniają, jest to w gruncie rzeczy napęd stały. Głównym wałem jest zazwyczaj ten napędzający koła przednie, natomiast tylna oś wprawiana jest w ruch właśnie za pomocą sprzęgła Haldex. Nie jest to jednak regułą i Haldex stosowany jest też w samochodach z napędem na cztery koła, w których dominującą rolę pełnią koła tylne. Dotyczy to jednak modeli z silnikiem umieszczonym centralnie, np. Audi R8.

Zadaniem sprzęgła jest dołączanie napędu na tylne koła w przypadku poślizgu kół przedniej osi. Wówczas wałek wejściowy, napędzany przez silnik, wprawia w ruch wałek wyjściowy, sprzężony z tylnymi kołami. Napęd załącza się płynnie i automatycznie, pod wpływem ciśnienia oleju, dlatego nie wymaga żadnych interwencji ze strony kierowcy. Przekazanie momentu obrotowego na tylną oś ma miejsce do momentu, aż przednie koła odzyskają przyczepność. Wówczas pojazd może kontynuować jazdę, wykorzystując głównie napęd na przód. Zmniejsza to straty energii, a zatem i spalanie samochodu.

Układ Haldex składa się z:

• sterowanego hydraulicznie mokrego sprzęgła wielotarczowego,
• elektronicznej pompy hydraulicznej zamontowanej na jednym wale i krzywki napędowej znajdującej się na drugim,
• hydrauliki z elektrycznie sterowanym zaworem regulacyjnym, łączącą pompę z siłownikiem.

Zasada działania sprzęgła Haldex

Jak działa sprzęgło Haldex i w jaki sposób rozkłada moment obrotowy pomiędzy osiami? Punktem wyjściowym jest jazda po równej, płaskiej nawierzchni, podczas której obie osie mają taką samą prędkość obrotową. Wyrównanie prędkości obrotowych przedniej i tylnej osi sprawia, że ciśnienie w układzie jest niskie, a wielotarczowe sprzęgło połączone z mechanizmem różnicowym tylnej osi pozostaje nieaktywne. Moment napędowy kierowane jest więc niemal w pełni na przód. Silnik połączony jest z wałkiem kół przednich, zatem to one napędzają samochód.

Gdy jednak pojawia się uślizg przednich kół, ciśnienie hydrauliczne oleju w sprzęgle wzrasta. Różnica prędkości obrotowych wałów sprawia, że krzywka obraca się względem pompy i siłownik załącza sprzęgło. O przeniesieniu momentu obrotowego na koła ze sprzęgłem decyduje elektroniczny sterownik. Współpracuje on z innymi systemami, np. ABS czy ESP i na podstawie prędkości jazdy decyduje o stopniu otwarcia elektrozaworu. Dzięki temu moment obrotowy przeniesiony na tylną oś może być dobrany do aktualnych potrzeb. Stała jazda z napędem na wszystkie koła jest nieekonomiczna.

Choć nie jest to połączenie sztywne, układ napędowy Haldexa jest w stanie niemal w pełni się zablokować. Dzięki temu Haldex może przenieść nawet ponad 50 proc. momentu obrotowego na tył. W przypadku uślizgu przednich kół wartość przenoszonego momentu może wynieść, przynajmniej w teorii, nawet 100 proc. Odpowiada to więc napędowi stałemu, stosowanemu w autach terenowych. W praktyce występują jednak kilkuprocentowe straty, wynikające z uślizgu tarczek sprzęgła. Za wytwarzanie ciśnienia oleju w sprzęgle odpowiada elektryczna pompa tłokowa, dawniej zasilana poprzez akumulator ciśnienia.

Generacje sprzęgła Haldex

Obecnie stosowana jest piąta generacja Haldexa, którą wprowadzono w 2012 roku. Technologia ma jednak dłuższą historię i zadebiutowała w 1998 roku. Obecnie stosowana jest nie tylko w autach Volvo, ale i przez grupę Volkswagena, Opla, Land Rovera oraz Forda. Czym różnią się poszczególne generacje?

• I generacja Haldex (1998) – debiutujący system napędzany był przez prostą pompę hydrauliczną, na podstawie różnicy obrotów pomiędzy wałem głównym i dopędzanym. Aktywacja sprzęgła była więc dość powolna, gwałtowna i niezsynchronizowana z ESP.
• II generacja Haldex (2001) – w tej wersji wykorzystano elektroniczne zawory sterujące. Dzięki nim system działał płynnie i mógł całkiem się wyłączyć.
• III generacja Haldex (2006) – w trzeciej generacji dodano elektryczną pompę. Pozwoliło to aktywować tylny napęd, zanim jeszcze dojdzie do utraty przyczepności przodu, np. podczas dynamicznego przyspieszania.
• IV generacja Haldex (2007) – kolejną wersję wprowadzono bardzo szybko, bo już rok później. Nowością było dodanie akumulatora ciśnienia oleju i postawienie w pełni na układ elektryczny.
• V generacja Haldex (2012) – najnowsza generacja pod względem budowy nie różni się zbytnio od poprzedniej. Jest jednak lżejsza i prostsza. Z układu usunięto akumulator ciśnienia oleju i postawiono na niższe spalanie. To pierwsza generacja opracowana przez firmę Borg Warner, która przejęła firmę Haldex w 2011 roku.

Zalety i wady samochodów ze sprzęgłem Haldex

Korzyści płynące z zastosowania automatycznego sprzęgła są znaczne. Centralny mechanizm różnicowy pozwala przede wszystkim zaoszczędzić paliwo. W aucie z klasycznym, sztywnym napędem 4×4 byłoby ono marnowane na napędzanie tylnych kół. Dużą zaletą jest też niska masa układu oraz jego wysoka trwałość. Regularna wymiana oleju przekładniowego pozwala utrzymać mechanizm w doskonałym stanie przez setki tysięcy kilometrów. Użytkownicy modeli z Haldexem doceniają też jego szybkość reakcji i bezpieczeństwo. To drugie wynika z doskonałej współpracy z systemami ABS, ESP czy ASR.

Niska cena i niewielkie opory toczenia sprawiają, że w codziennym użytku Haldex może sprawować się lepiej niż konkurencyjny mechanizm różnicowy Torsen. Tym bardziej że sprzęgło Haldex nie wymaga wzdłużnego umiejscowienia silnika.

Wad systemu jest na szczęście niewiele. Do minusów można zaliczyć nieco gorsze możliwości terenowe niż w typowym, sztywnym układzie 4×4. W terenie Haldex sprawdza się również nieco gorzej niż dyferencjał Torsen, który wykorzystuje przekładnie ślimakowe. Zauważalnym mankamentem jest też konieczność serwisowania mechanizmu i wymiany oleju. Zaniedbane sprzęgła Haldex mogą się przegrzewać i hałasować.