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Haldex-Kupplung

elektronisch gesteuerte Lamellenkupplung zum Aufbau eines Allradantriebs

Die Haldex-Kupplung ist eine elektronisch gesteuerte Lamellenkupplung, die vom schwedischen Automobilzulieferer Haldex entwickelt wurde. Sie wird seit 2011 von BorgWarner hergestellt und vertrieben. Sie wird in PKW zum Aufbau eines Allradantriebs eingesetzt.

Inhaltsverzeichnis

AufbauBearbeiten

Die motornahe Achse wird dauerhaft angetrieben. Die Haldex-Kupplung ist direkt am Gehäuse des hinteren Achs-Differenzialgetriebes angeflanscht und wird von einem zusätzlichen Wellenabgang des Schaltgetriebes angetrieben. Sie besteht aus einer in einem geschlossenen Gehäuse untergebrachten, hydraulisch bedienten Lamellenkupplung zwischen Kardanwelle und Kegelrad des Achsgetriebes, einer Hydraulikpumpe und einem Regelventil im Bypass des Hydraulikölstromes. Es gibt weiterhin ein Überdruckventil sowie eine Steuereinrichtung für das Regelventil. Alle Komponenten wie Pump- und Arbeitszylinder, Bypass und Ventile sitzen auf einer der Wellen und drehen sich mit ihr.

Ursprünglich war die Hydraulikpumpe eine durch eine Nockenscheibe der Eingangswelle angetriebene, auf der Ausgangswelle sitzende Kolbenpumpe. Diese Ringkolbenpumpe gerät durch Drehzahlunterschiede zwischen Ein- und Ausgangswelle durch die Nockenscheibe selbsttätig in Betrieb.

Später setzte man eine unabhängige Pumpe ein und schuf mit einem Druckreservoir die Möglichkeit, auch ohne Drehzahldifferenz zu kuppeln.

WirkungsweiseBearbeiten

Der Allradantrieb auf Basis einer Haldex-Kupplung leitet automatisch ohne Beeinflussbarkeit durch den Fahrer bei Bedarf Motorkraft auf die normalerweise nicht angetriebene Achse (in der Regel die Hinterachse).

Abhängig von der elektronischen Steuerung der Haldex-Kupplung wird ein variabler Anteil der Motorkraft auf diese Achse übertragen. Das ist mit dem Bypassventil möglich, durch das der Druck verringert werden kann. Dreht z. B. eine Achse durch, wird die Ringkolbenpumpe durch die Nockenscheibe betätigt und erzeugt einen Flüssigkeitsdruck. Dieser wirkt auf den Arbeitskolben, der die Lamellen gegeneinander drückt. Bei vollem Kraftschluss im Lamellenpaket sind Eingangs- und Ausgangswelle (und damit vorderes und hinteres Achsgetriebe) drehfest miteinander verbunden. Das Drehmoment wird den Antriebsrädern entsprechend ihrer Bodenhaftung zugeteilt. Die Anpresskraft für das Lamellenpaket und damit das Kupplungsdrehmoment wird durch das Steuergerät über das Regelventil gesteuert.

Die Kupplung teilt daher nicht das Drehmoment gleichmäßig auf die Achsen auf, wie das ein Ausgleichsgetriebe tut. Vielmehr ist die Kopplung der Achsen mehr oder weniger starr und muss daher besonders bei Kurvenfahrt aufgehoben werden. Sie kann in ihrer Wirkung daher eher als Längssperre eines Ausgleichsgetriebes verstanden werden. Das Lenkverhalten würde sich bei gekuppelten Achsen verschlechtern und es käme zu einem erhöhten Verschleiß, da die Hinterachse bei Kurvenfahrt weiter innen läuft und daher langsamer dreht.

Durch die elektronische Steuerung ist ein Allradantrieb auf Basis der Haldex-Kupplung kompatibel zu Fahrassistenzsystemen wie ABS und ESP. Bei Bedarf kann der Hinterachsantrieb innerhalb von 60 ms deaktiviert werden.

Um auch bei Stillstand des Fahrzeuges sowie bereits vor einer Drehzahldifferenz der Achsen eingreifen zu können, wurde später eine unabhängige Pumpe mit einem Druckreservoir eingesetzt. Dadurch kann sofort aus dem Stand auf schwierigem Gelände mit allen Rädern beschleunigt werden.

Das Haldex-System ersetzte die Visco-Kupplung, die weder selbststeuernd noch steuerbar und daher nicht kompatibel zu Fahrerassistenzsystemen war.

Das Haldex-System stellt nur im Zusammenhang mit dem ABS/ASR volle Geländegängigkeit her – ansonsten könnte jeweils ein Rad pro Achse durchdrehen bzw. blockieren.

VersionenBearbeiten

Es existieren mehrere Generationen an Haldex-Kupplungen (1 bis 5, Stand 2013, siehe Weblinks). Das Drehmoment der Haldex-Kupplungen Generation 1 bis 3 wird hauptsächlich gesteuert vom Drehzahlunterschied der angetriebenen Achsen mit dem Ziel der Traktionsmaximierung.

Generation 4 verfügt über eine elektrische Ölpumpe mit Druckspeicher und kann zur Steigerung der Fahrdynamik eingesetzt werden, um z. B. das Fahrzeug auch ohne vorherigen Radschlupf zu stabilisieren, bevor unerwünschte Fahrsituationen eintreten. Einkuppeln der Haldex-Kupplung im Fahrzeug-Stillstand zur Erhöhung der Startbeschleunigung ist möglich. Das Kupplungsdrehmoment ist unabhängig von der Wellendrehzahl.

Generation 5 ist nach Aussage des Herstellers leichter, kompakter und unkomplizierter zu integrieren. Mit Hilfe eines elektro-hydraulischen Fliehkraft-bypass-Ventils wird die Leistung zwischen Vorder- und Hinterrädern verteilt. Ein integriertes elektronisches Steuergerät berechnet die Daten und sorgt für eine präventive, sofortige Reaktion mit hoher Drehmomentgenauigkeit. Es wurde eine Trennkupplung zur Entkopplung des gesamten sekundären Antriebsstrangs ergänzt, um Kraftstoff zu sparen.[1] Haldex-Kupplungen der fünften Generation kommen beispielsweise im Volkswagen Golf VII 4Motion zum Einsatz.[2]

EinsatzBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. BorgWarner Inc. (PDF; 61 kB) borgwarner.com. Archiviert vom Original am 24. Dezember 2013.   Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.borgwarner.com Abgerufen am 26. März 2013.
  2. Pressemitteilung. Volkswagen Media Service. Abgerufen am 26. März 2013.@1@2Vorlage:Toter Link/www.volkswagen-media-services.com (Seite nicht mehr abrufbar, Suche in Webarchiven  Info: Der Link wurde automatisch als defekt markiert. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis. (deadlink)
  3. Automodelle mit Haldex-Allrad, Herstellerseite: www.haldex.com (Memento vom 15. September 2008 im Internet Archive)

WeblinksBearbeiten