大眾4MOTION系統(tǒng)詳解

1、德國大眾Tiguan4MOTION系統(tǒng)詳?shù)聡蟊娪?003年推出了首款豪華型SUV途銳（Touareg）,該車與保時捷卡宴（PorscheCayenne）均出自相同的7L平臺，依靠強大的技術(shù)后盾和成熟的生產(chǎn)技術(shù)打造了途銳卓越的品質(zhì)性能，使之很快成為該公司的暢銷車型，很快在SUV領(lǐng)域樹立了良好的產(chǎn)品形象，贏得了良好的口碑，該公司隨后即把緊湊型SUV作為下一個產(chǎn)品開發(fā)的目標，并在2006年洛杉磯車展上展示了緊湊型SUV概念車Tiguan，2007年9月法蘭克福車展上Tiguan被正式發(fā)布（如圖1所示）。據(jù)傳，Tiguan很可能將于2008年在上海大眾生產(chǎn)。Tiguan的主要參數(shù)如表1所示。對于具有

2、越野功能的SUV來說，大扭矩發(fā)動機、扎實的底盤和高性能的四輪驅(qū)動技術(shù)是必不可少的，大眾公司為Tiguan搭載了強勁的增壓發(fā)動機，在底盤方面采用了成熟的PQ35平臺，常時四輪驅(qū)動技術(shù)則采用以Haldex電控液壓多片耦合器為核心的4M0TI0N系統(tǒng)。1.德國大眾4MOTION系統(tǒng)發(fā)展歷程德國大眾從1986年就開始在最暢銷的車型Golf上裝備了四輪驅(qū)動系統(tǒng)，當時這一四輪驅(qū)動系統(tǒng)被大眾公司命名為“syncro”該系統(tǒng)以硅油黏性耦合器作為限滑傳動裝置，雖然響應(yīng)比較慢，但能較好地把驅(qū)動力分配到各個車輪以改善牽引性能，完全滿足了冬季駕駛的要求，特別適合冰雪濕滑路面使用，深受駕駛者喜愛?！皊yncro”系統(tǒng)采

3、用無中間差速器方式的動力傳動，通過黏性耦合器傳遞到后橋，由于其結(jié)構(gòu)簡單、價格比便宜，降低了整車的制造成本，使Golfsyncro成為一般消費者都買得起四驅(qū)車。隨著汽車電子化技術(shù)的進步和發(fā)展，德國大眾于1998年引入了瑞典Haldex耦合器，首先裝備到第四代Golf，由于模塊化設(shè)計的Haldex耦合器具有電子化程度高、結(jié)構(gòu)緊湊、與ABS/ESP協(xié)調(diào)性好、響應(yīng)快和可靠性高等特點，特別適合對結(jié)構(gòu)緊湊、發(fā)動機前置、前輪驅(qū)動的緊湊型轎車進行四驅(qū)化，采用Haldex耦合器的四驅(qū)系統(tǒng)被命名為“4M0TI0N”。隨著Haldex耦合器結(jié)構(gòu)優(yōu)化和性能改善，它被陸續(xù)裝備到了Passat、Sharan、Touare

4、g、Phaeton、Multivan、Caravelle、Transporter和最新的SUVTiguan等四驅(qū)車型上。汽油些油1.-1L1EI1.-1LTSI2.01TorTioffil2.OLUU2.ULTUIHUiTi125i7i1-1iW10SW125i7i梟決型utoUgdiKrSUV動機FQ35拴ddCiQX寬1350皺高160mnr釉距防訊血#ft/505LW1510L噸動也式主耍聿赧全景天宙?zhèn)€牢惠憎！(ParltIFsuc-rann.I.Etarviiw設(shè)缶Assist)snnr:oflcamera)雷電控杭圧零肖式輜冷啟dlDTIQff瘓統(tǒng)趟軒導(dǎo)航.(.OffroadKIS5

5、10C3.tion音硯2.Tiguan4MOTION系統(tǒng)的構(gòu)成Tiguan的4MOTION系統(tǒng)采用發(fā)動機前置的布置方式，動力由變速器經(jīng)集成在前橋的分動器直接通過橋間傳動軸輸出到后橋（如圖2a所示），Haldex耦合器布置在緊靠后橋前端位置（如圖2b所示），它的輸出軸即為后橋主減速器的主動小齒輪，這樣的布置方式適合緊湊型的四輪驅(qū)動設(shè)計，可節(jié)省空間和減輕底盤重量。4M0TI0N的核心部分是質(zhì)量為44kg的Haldex耦合器，它以差動限滑的方式傳遞動力，力矩分配過程由電子控制液壓多片離合器實現(xiàn)，當前后軸無轉(zhuǎn)速差時，系統(tǒng)不傳遞動力到后橋，動力幾乎完全由前軸輸出，僅前輪驅(qū)動有利于節(jié)能，該模式適合汽車在城

6、市工況行駛。3.Haldex耦合器結(jié)構(gòu)與工作原理Haldex耦合器主要由多片式離合器、液壓機構(gòu)和電控機構(gòu)三部分組成（如圖3所示）。導(dǎo)丿；式嘉右當輸出機油過濁器功桃汕泵調(diào)節(jié)閥壓嚴限制閥、型度傳聘誥砸砸機圖3FhH嫁揭昔慕當枸示啦圖a2T.i.HMin4MciTiaN杲里枸師電囲HaUex（1）多片式離合器如圖4中所示藍色部分表示離合器的輸入軸，該軸與萬向節(jié)傳動軸聯(lián)在一起，輸入軸的傳動會帶動環(huán)形往復(fù)運動活塞和環(huán)形工作活塞的滾子軸承以及外摩擦片一起運動；圖中紅色部分表示的是離合器輸出軸，該輸出軸包括從盤形凸輪到主動小齒輪的部分，它們構(gòu)成一個單元，內(nèi)摩擦片也通過縱向花鍵齒與輸出軸聯(lián)在一起。當車輛加速時

7、，輸入軸連同環(huán)形往復(fù)運動活塞的滾子軸承一起繞尚處于靜止狀態(tài)的輸出軸盤形凸輪轉(zhuǎn)動，于是環(huán)形往復(fù)運動活塞的滾子軸承就沿著盤形凸輪上的斜坡運動，滾子將這個上、下運動再傳動給環(huán)形往復(fù)運動活塞，環(huán)形往復(fù)運動活塞就產(chǎn)生一個向右的直線運動（如圖5所示），這樣就與環(huán)形活塞缸建立起機油壓力了。這個機油壓力通過一個機油道傳動到環(huán)形工作活塞上，環(huán)形工作活塞在這個壓力作用下向左壓靠在軸承滾子和摩擦片組的壓盤上，這時摩擦片組就壓靠在一起了，于是輸入軸和輸出軸就聯(lián)在一起了，從而實現(xiàn)了四輪驅(qū)動。巳內(nèi)平痕片J!陣學蘇暫皋_/著歹遲動酒徂邃fifi*砸逹豳辟応圖4去片式離皆游苗的示電圖圖5芒片式離昔游工惟示電陰AtQPi崔通材

8、詁耶用圏療故虧凸槍工悵示怎:圖蝕.向圧齒離傘缶越*s7環(huán)憶往見老抽活龍習工惟活烹工惟示童a當前、后橋之間出現(xiàn)轉(zhuǎn)速差時，外摩擦片殼體連同滾子軸承就會繞輸出軸旋轉(zhuǎn)，于是環(huán)形往復(fù)運動活塞的滾子軸承就在盤形凸輪上滾動，由于盤形凸輪的形狀，往復(fù)運動活塞滾子軸承就沿著這個起伏表面運動，并將這個往復(fù)運動再傳到殼體內(nèi)環(huán)形往復(fù)運動的活塞上（如圖6所示）。輸出軸上帶有用于安裝內(nèi)摩擦片的縱向花鍵，該軸與盤形凸輪以及主動小齒輪構(gòu)成一個單元。外摩擦片殼體上有用與安裝外摩擦片的花鍵，該殼體與滾子軸承、輸入軸合成為一體（如圖7所示），往復(fù)運動的活塞會產(chǎn)生機油壓力，該壓力經(jīng)機油道作用到環(huán)形工作活塞上，將環(huán)形工作活塞向左推。壓

9、力經(jīng)環(huán)形工作活塞的滾子軸承由壓力盤傳到摩擦片組上，于是離合器就結(jié)合了，前橋和后橋之間就建立起聯(lián)結(jié)了。（2）液壓機構(gòu)液壓機構(gòu)組成如圖8所示，主要由電動機油泵、過濾器、吸入閥、壓力閥、壓力限制閥調(diào)節(jié)閥蓄壓器、油道、環(huán)形往復(fù)運動活塞、環(huán)形工作活塞及環(huán)形活塞缸等組成。壓力限制閥用來確定作用到離合器片組上的最大壓力。a.電動油泵的壓力建立（預(yù)壓）當發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過400rpm時，電動機油泵開始通電工作（如圖9所示）。電動機油泵通過一個濾網(wǎng)從離合器殼體的無壓腔內(nèi)抽取機油，并經(jīng)過濾器和吸入閥將抽取的機油泵到環(huán)形往復(fù)運動活塞上。環(huán)形往復(fù)運動活塞得到了機油供應(yīng)，與此時同時，環(huán)形往復(fù)運動活塞通過滾子軸承的作用而與盤

10、形凸輪接觸并保持接觸狀態(tài)。同時，機油經(jīng)過調(diào)節(jié)閥和壓力閥到達環(huán)形工作活塞，該活塞也與盤形凸輪接觸，這個預(yù)壓還可以消除摩擦片組間的間隙，從而可以使得離合器有更快的響應(yīng)。這個4bar的預(yù)壓是由蓄壓器提供的，蓄壓器的另一個作用時平衡壓力波動。b通過環(huán)形往復(fù)運動活塞建立起壓力調(diào)節(jié)閥已關(guān)閉（如圖10所示），通過環(huán)形往復(fù)運動活塞產(chǎn)生的機油壓力經(jīng)壓力閥到達環(huán)形工作活塞，于是摩擦片組就閉合，這就將輸入軸和輸出軸聯(lián)結(jié)在一起了。作用在摩擦片組上的壓力的大小由調(diào)節(jié)閥來確定，伺服電機（由Haldex耦合器控制單元來控制）會調(diào)整調(diào)節(jié)閥的位置，如果調(diào)節(jié)閥關(guān)閉了，那么摩擦片組上的壓力就最大，這個最大壓力由壓力限制閥來決定。C

11、.環(huán)形往復(fù)運動活塞建立起壓力調(diào)節(jié)閥打開約1/3（如圖11所示），這樣一部分機油就通過蓄壓器回到油槽中，于是機油壓力就降低了，那么離合器所能傳遞的扭矩大小也就減小了，因而在某些行駛狀況時，可允許實現(xiàn)效用降低的四輪驅(qū)動。d.通過環(huán)形往復(fù)運動活塞建立起壓力調(diào)用閥“IJK電機片JsHloU-社ife-_(諭郵1無M國；2；嗣避掘昔痔被壓也柏.示鉉圖無壓力）壓力鬧蠶知專1私厲愴總產(chǎn)軌朮Hi/jfellEH?ih訕售壓曽洞”則節(jié)嗣小齒輪也J何I的11肛環(huán)動施囂卑:，壞舉工您恬.*菽壓器FXB蒯匸H?Hdix林看痔植壓Hi旳西壓過很工怕齊電圖昌詛;咗1黒眠機=M彌T外盤擺凸輪調(diào)節(jié)閥已打開（如圖12所示），這

12、樣機油就經(jīng)過調(diào)節(jié)閥和蓄壓器流回到油槽中，因而環(huán)形工作活塞上根本沒有壓力，多片式離合器這時就沒有接合，也就不能傳遞扭矩。蓄壓器會在調(diào)節(jié)閥回路中保持一定的預(yù)壓力。（在調(diào)節(jié)閥回流管到蓄壓器之間保持有一個4bar的預(yù)壓力）。圖12Hili爲耦石筋被壓協(xié)杓即壓過規(guī)工悄示電圖3）4MOTION電控系統(tǒng)組成4M0TI0N電控系統(tǒng)主要由各種輸入信號傳感器、發(fā)動機控制單元、ABS控制單元和Haldex控制單元和執(zhí)行機構(gòu)等組成（如圖13所示）。發(fā)動機控制單元經(jīng)CAN總線提供發(fā)動機轉(zhuǎn)速、油門踏板位置和發(fā)動機扭矩等信息。Haldex控制單元通過CAN總線來訪問ABS和發(fā)動機控制單元的信號以實現(xiàn)對不同行駛狀態(tài)的前后驅(qū)動

13、力控制。4MOTION電控系統(tǒng)還可根據(jù)實際情況通過CAN總線的通信，與其它控制單元（如自動變速器等）進行協(xié)調(diào)控制?？v向加速度傳感器G249當Haldex耦合器結(jié)合時，車的后輪和前輪是剛性聯(lián)在一起的，真實的車速是根據(jù)各個車輪傳感器的信息計算出來的，在某些情況下，如果附著系數(shù)過低及Haldex耦合器已結(jié)合，那么計算出的這個車速就很不準確，使ABS系統(tǒng)無法對車輪進行防抱死和防滑轉(zhuǎn)控制，測量出的縱向加速度用來保證理論上確定的車速。制動開關(guān)F制動開關(guān)將“制動器已被操縱”這個信息傳給ABS控制單元。該控制單元經(jīng)CAN總線通知Haldex控制單元：在制動時，Haldex控制單元應(yīng)立即通過伺服電機來打開壓力調(diào)

14、節(jié)器并卸掉Haldex耦合器內(nèi)的壓力。手制動器開關(guān)F9手制動器開關(guān)F9將“手制動已被操縱”這個信息傳給ABS控制單元和Haldex控制單元J492,在ABS控制單元將“已過濾”的信息通過CAN總線傳遞給Haldex控制單元過程中，Haldex控制單元直接從開關(guān)接受信息。如果識別出制動器F9的信號，Haldex耦合器就會脫開。Haldex控制單元J492Haldex控制單元直接固定在Haldex耦合器殼體上，它與伺服電機及調(diào)節(jié)一同構(gòu)成一個整體（如圖14所示），它通過CAN總線與發(fā)動機控制單元及ABS控制單元聯(lián)結(jié)在一起oHaldex控制單元根據(jù)控制單元傳感器的信號來確定將多大的機油壓力作用到Hal

15、dex耦合器的摩擦片組上。Haldex耦合器摩擦片組上的機油壓力大小就決定了后橋所能傳遞的扭矩的大小。對于裝有自動變速器的車來說，發(fā)動機控制單元和自動變速器控制單元之間經(jīng)CAN總線來進行信號交換。Haldex耦合器的溫度傳感器G271Haldex耦合器的溫度傳感器安裝在Haldex控制單元殼體內(nèi)的調(diào)節(jié)閥附近，它漫在液壓油內(nèi)。溫度傳感器探測液壓油的實時溫度，并將這個信息傳給Haldex控制單元。這個信息用于適應(yīng)液壓油的變化著的粘度。伺服電機V184伺服電機集成在Haldex控制單元內(nèi)的殼體內(nèi)，它由Haldex控制單元來供電，以步進電機的形式來工作（如圖15所示），伺服電機根據(jù)Haldex控制單元

16、的命令，通過小齒輪來改變壓力調(diào)節(jié)閥內(nèi)的調(diào)節(jié)銷的高度。壓力調(diào)節(jié)閥內(nèi)調(diào)節(jié)銷高度的變化會改變回流孔截面積的大小，因而可決定摩擦片組環(huán)形工作活塞上作用的壓力大小。電動機油供油泵V181電動機油泵固定在Haldex耦合器殼體上。在發(fā)動機起動后,只要發(fā)動機轉(zhuǎn)速高于400rpm,Haldex控制單元就會給這個電動機油泵供電（如圖16所示）。功能：這個機油泵將機油輸送到環(huán)形往復(fù)運動活塞上，通過滾子軸承使活塞與盤形凸輪接觸，同時，機油也會到達工作活塞,于是摩擦片組中的間隙就被消除了，從而實現(xiàn)快速響應(yīng)。電動機機油供油泵直接由Haldex控制單元供電。發(fā)衲機轉(zhuǎn)連傳礙銀油門萌低徒置真感醤G79JG185麗衲機控;M眥兀手制動溢開奘円縱向卸速魄傳豚器G249制型竿開舟-手制動器開扶陽CANAfc5-控制單7TJ1D4西14mi單丘及軸度憐爾示鉉圖極它揑制單元-診撕技口圖134M0TI0N電挖系璽杓師應(yīng)圖廚逼電ifLVi甜応動機袖親VL1Jialdcx-Jfft-S器溫躺隔:S2?lFHaldex制敢元同知4