大众4MOTION系统详解

1、德国大众Tiguan4MOTION系统详德国大众于2003年推出了首款豪华型SUV途锐（Touareg）,该车与保时捷卡宴（PorscheCayenne）均出自相同的7L平台，依靠强大的技术后盾和成熟的生产技术打造了途锐卓越的品质性能，使之很快成为该公司的畅销车型，很快在SUV领域树立了良好的产品形象，赢得了良好的口碑，该公司随后即把紧凑型SUV作为下一个产品开发的目标，并在2006年洛杉矶车展上展示了紧凑型SUV概念车Tiguan，2007年9月法兰克福车展上Tiguan被正式发布（如图1所示）。据传，Tiguan很可能将于2008年在上海大众生产。Tiguan的主要参数如表1所示。对于具有

2、越野功能的SUV来说，大扭矩发动机、扎实的底盘和高性能的四轮驱动技术是必不可少的，大众公司为Tiguan搭载了强劲的增压发动机，在底盘方面采用了成熟的PQ35平台，常时四轮驱动技术则采用以Haldex电控液压多片耦合器为核心的4M0TI0N系统。1.德国大众4MOTION系统发展历程德国大众从1986年就开始在最畅销的车型Golf上装备了四轮驱动系统，当时这一四轮驱动系统被大众公司命名为“syncro”该系统以硅油黏性耦合器作为限滑传动装置，虽然响应比较慢，但能较好地把驱动力分配到各个车轮以改善牵引性能，完全满足了冬季驾驶的要求，特别适合冰雪湿滑路面使用，深受驾驶者喜爱。“syncro”系统采

3、用无中间差速器方式的动力传动，通过黏性耦合器传递到后桥，由于其结构简单、价格比便宜，降低了整车的制造成本，使Golfsyncro成为一般消费者都买得起四驱车。随着汽车电子化技术的进步和发展，德国大众于1998年引入了瑞典Haldex耦合器，首先装备到第四代Golf，由于模块化设计的Haldex耦合器具有电子化程度高、结构紧凑、与ABS/ESP协调性好、响应快和可靠性高等特点，特别适合对结构紧凑、发动机前置、前轮驱动的紧凑型轿车进行四驱化，采用Haldex耦合器的四驱系统被命名为“4M0TI0N”。随着Haldex耦合器结构优化和性能改善，它被陆续装备到了Passat、Sharan、Touare

4、g、Phaeton、Multivan、Caravelle、Transporter和最新的SUVTiguan等四驱车型上。汽油些油1.-1L1EI1.-1LTSI2.01TorTioffil2.OLUU2.ULTUIHUiTi125i7i1-1iW10SW125i7i枭决型utoUgdiKrSUV动机FQ35拴ddCiQX宽1350皱高160mnr釉距防讯血#ft/505LW1510L吨动也式主耍聿赧全景天宙個牢惠憎！(ParltIFsuc-rann.I.Etarviiw设缶Assist)snnr:oflcamera)雷电控杭圧零肖式辎冷啟dlDTIQff痪统趟軒导航.(.OffroadKIS5

5、10C3.tion音硯2.Tiguan4MOTION系统的构成Tiguan的4MOTION系统采用发动机前置的布置方式，动力由变速器经集成在前桥的分动器直接通过桥间传动轴输出到后桥（如图2a所示），Haldex耦合器布置在紧靠后桥前端位置（如图2b所示），它的输出轴即为后桥主减速器的主动小齿轮，这样的布置方式适合紧凑型的四轮驱动设计，可节省空间和减轻底盘重量。4M0TI0N的核心部分是质量为44kg的Haldex耦合器，它以差动限滑的方式传递动力，力矩分配过程由电子控制液压多片离合器实现，当前后轴无转速差时，系统不传递动力到后桥，动力几乎完全由前轴输出，仅前轮驱动有利于节能，该模式适合汽车在城

6、市工况行驶。3.Haldex耦合器结构与工作原理Haldex耦合器主要由多片式离合器、液压机构和电控机构三部分组成（如图3所示）。導丿；式嘉右當输出机油过浊器功桃汕泵调节阀压严限制阀、型度传聘誥砸砸机图3FhH嫁揭昔慕當枸示啦图a2T.i.HMin4MciTiaN杲里枸師电囲HaUex（1）多片式离合器如图4中所示蓝色部分表示离合器的输入轴，该轴与万向节传动轴联在一起，输入轴的传动会带动环形往复运动活塞和环形工作活塞的滚子轴承以及外摩擦片一起运动；图中红色部分表示的是离合器输出轴，该输出轴包括从盘形凸轮到主动小齿轮的部分，它们构成一个单元，内摩擦片也通过纵向花键齿与输出轴联在一起。当车辆加速时

7、，输入轴连同环形往复运动活塞的滚子轴承一起绕尚处于静止状态的输出轴盘形凸轮转动，于是环形往复运动活塞的滚子轴承就沿着盘形凸轮上的斜坡运动，滚子将这个上、下运动再传动给环形往复运动活塞，环形往复运动活塞就产生一个向右的直线运动（如图5所示），这样就与环形活塞缸建立起机油压力了。这个机油压力通过一个机油道传动到环形工作活塞上，环形工作活塞在这个压力作用下向左压靠在轴承滚子和摩擦片组的压盘上，这时摩擦片组就压靠在一起了，于是输入轴和输出轴就联在一起了，从而实现了四轮驱动。巳内平痕片J!阵学苏暂皋_/着歹迟动酒徂邃fifi*砸逹豳辟応图4去片式离皆游苗的示电图图5芒片式离昔游工惟示电阴AtQPi崔通材

8、诂耶用圏疗故虧凸枪工怅示怎:图蚀.向圧齿离伞缶越*s7环憶往見老抽活龍习工惟活烹工惟示童a当前、后桥之间出现转速差时，外摩擦片壳体连同滚子轴承就会绕输出轴旋转，于是环形往复运动活塞的滚子轴承就在盘形凸轮上滚动，由于盘形凸轮的形状，往复运动活塞滚子轴承就沿着这个起伏表面运动，并将这个往复运动再传到壳体内环形往复运动的活塞上（如图6所示）。输出轴上带有用于安装内摩擦片的纵向花键，该轴与盘形凸轮以及主动小齿轮构成一个单元。外摩擦片壳体上有用与安装外摩擦片的花键，该壳体与滚子轴承、输入轴合成为一体（如图7所示），往复运动的活塞会产生机油压力，该压力经机油道作用到环形工作活塞上，将环形工作活塞向左推。压

9、力经环形工作活塞的滚子轴承由压力盘传到摩擦片组上，于是离合器就结合了，前桥和后桥之间就建立起联结了。（2）液压机构液压机构组成如图8所示，主要由电动机油泵、过滤器、吸入阀、压力阀、压力限制阀调节阀蓄压器、油道、环形往复运动活塞、环形工作活塞及环形活塞缸等组成。压力限制阀用来确定作用到离合器片组上的最大压力。a.电动油泵的压力建立（预压）当发动机转速超过400rpm时，电动机油泵开始通电工作（如图9所示）。电动机油泵通过一个滤网从离合器壳体的无压腔内抽取机油，并经过滤器和吸入阀将抽取的机油泵到环形往复运动活塞上。环形往复运动活塞得到了机油供应，与此时同时，环形往复运动活塞通过滚子轴承的作用而与盘

10、形凸轮接触并保持接触状态。同时，机油经过调节阀和压力阀到达环形工作活塞，该活塞也与盘形凸轮接触，这个预压还可以消除摩擦片组间的间隙，从而可以使得离合器有更快的响应。这个4bar的预压是由蓄压器提供的，蓄压器的另一个作用时平衡压力波动。b通过环形往复运动活塞建立起压力调节阀已关闭（如图10所示），通过环形往复运动活塞产生的机油压力经压力阀到达环形工作活塞，于是摩擦片组就闭合，这就将输入轴和输出轴联结在一起了。作用在摩擦片组上的压力的大小由调节阀来确定，伺服电机（由Haldex耦合器控制单元来控制）会调整调节阀的位置，如果调节阀关闭了，那么摩擦片组上的压力就最大，这个最大压力由压力限制阀来决定。C

11、.环形往复运动活塞建立起压力调节阀打开约1/3（如图11所示），这样一部分机油就通过蓄压器回到油槽中，于是机油压力就降低了，那么离合器所能传递的扭矩大小也就减小了，因而在某些行驶状况时，可允许实现效用降低的四轮驱动。d.通过环形往复运动活塞建立起压力调用阀“IJK电机片JsHloU-社ife-_(谕邮1无M国；2；嗣避掘昔痔被压也柏.示铉图无压力）压力鬧蚕知專1私厲怆總产轨朮Hi/jfellEH?ih讪售压曽洞”则节嗣小齿轮也J何I的11肛环动施囂卑:，坏舉工您恬.*菽压器FXB蒯匸H?Hdix林看痔植压Hi旳西压过很工怕齐电图昌诅;咗1黒眠机=M彌T外盘摆凸轮调节阀已打开（如图12所示），这

12、样机油就经过调节阀和蓄压器流回到油槽中，因而环形工作活塞上根本没有压力，多片式离合器这时就没有接合，也就不能传递扭矩。蓄压器会在调节阀回路中保持一定的预压力。（在调节阀回流管到蓄压器之间保持有一个4bar的预压力）。图12Hili爲耦石筋被压协杓即压过規工悄示电图3）4MOTION电控系统组成4M0TI0N电控系统主要由各种输入信号传感器、发动机控制单元、ABS控制单元和Haldex控制单元和执行机构等组成（如图13所示）。发动机控制单元经CAN总线提供发动机转速、油门踏板位置和发动机扭矩等信息。Haldex控制单元通过CAN总线来访问ABS和发动机控制单元的信号以实现对不同行驶状态的前后驱动

13、力控制。4MOTION电控系统还可根据实际情况通过CAN总线的通信，与其它控制单元（如自动变速器等）进行协调控制。纵向加速度传感器G249当Haldex耦合器结合时，车的后轮和前轮是刚性联在一起的，真实的车速是根据各个车轮传感器的信息计算出来的，在某些情况下，如果附着系数过低及Haldex耦合器已结合，那么计算出的这个车速就很不准确，使ABS系统无法对车轮进行防抱死和防滑转控制，测量出的纵向加速度用来保证理论上确定的车速。制动开关F制动开关将“制动器已被操纵”这个信息传给ABS控制单元。该控制单元经CAN总线通知Haldex控制单元：在制动时，Haldex控制单元应立即通过伺服电机来打开压力调

14、节器并卸掉Haldex耦合器内的压力。手制动器开关F9手制动器开关F9将“手制动已被操纵”这个信息传给ABS控制单元和Haldex控制单元J492,在ABS控制单元将“已过滤”的信息通过CAN总线传递给Haldex控制单元过程中，Haldex控制单元直接从开关接受信息。如果识别出制动器F9的信号，Haldex耦合器就会脱开。Haldex控制单元J492Haldex控制单元直接固定在Haldex耦合器壳体上，它与伺服电机及调节一同构成一个整体（如图14所示），它通过CAN总线与发动机控制单元及ABS控制单元联结在一起oHaldex控制单元根据控制单元传感器的信号来确定将多大的机油压力作用到Hal

15、dex耦合器的摩擦片组上。Haldex耦合器摩擦片组上的机油压力大小就决定了后桥所能传递的扭矩的大小。对于装有自动变速器的车来说，发动机控制单元和自动变速器控制单元之间经CAN总线来进行信号交换。Haldex耦合器的温度传感器G271Haldex耦合器的温度传感器安装在Haldex控制单元壳体内的调节阀附近，它漫在液压油内。温度传感器探测液压油的实时温度，并将这个信息传给Haldex控制单元。这个信息用于适应液压油的变化着的粘度。伺服电机V184伺服电机集成在Haldex控制单元内的壳体内，它由Haldex控制单元来供电，以步进电机的形式来工作（如图15所示），伺服电机根据Haldex控制单元

16、的命令，通过小齿轮来改变压力调节阀内的调节销的高度。压力调节阀内调节销高度的变化会改变回流孔截面积的大小，因而可决定摩擦片组环形工作活塞上作用的压力大小。电动机油供油泵V181电动机油泵固定在Haldex耦合器壳体上。在发动机起动后,只要发动机转速高于400rpm,Haldex控制单元就会给这个电动机油泵供电（如图16所示）。功能：这个机油泵将机油输送到环形往复运动活塞上，通过滚子轴承使活塞与盘形凸轮接触，同时，机油也会到达工作活塞,于是摩擦片组中的间隙就被消除了，从而实现快速响应。电动机机油供油泵直接由Haldex控制单元供电。发衲机转連传碍銀油门萌低徒置真感醤G79JG185麗衲机控;M眦兀手制动溢开奘円纵向卸速魄传豚器G249制型竿开舟-手制动器开扶阳CANAfc5-控制单7TJ1D4西14mi单丘及轴度怜爾示铉图極它揑制单元-诊撕技口图134M0TI0N电挖系玺杓師应图厨逼电ifLVi甜応动机袖亲VL1Jialdcx-Jfft-S器温躺隔:S2?lFHaldex制敢元同知4