Haldex-Allradantrieb des Audi TT MK1 (8N)

Der Audi TT 8N quattro verfügt über einen Haldex-Allradantrieb der ersten Generation, der auf den quer eingebauten Motor abgestimmt ist.

Die Vorderräder werden direkt vom Getriebe angetrieben. Ein Winkeltrieb und eine Kardanwelle übertragen die Antriebskraft außerdem zur Haldex-Kupplung, die vor dem Hinterachsdifferenzial angeordnet ist.

Die Kupplung enthält eine Lamellenkupplung im Ölbad. Der hydraulische Druck auf die Lamellen regelt das an die Hinterräder übertragene Drehmoment. Das System verbindet einen hydraulischen Mechanismus, der auf Drehzahldifferenzen zwischen den Achsen reagiert, mit einer elektronischen Steuerung, die seine Wirkung an die Fahrbedingungen anpasst.

Das Steuergerät verarbeitet unter anderem die Raddrehzahlen, das Motordrehmoment und die Motordrehzahl, die Gaspedalstellung sowie Informationen des ABS-Systems. Die Drehmomentverteilung zwischen den Achsen ist daher variabel.

Der Betrieb des Haldex-Disc-Kupplers beruht auf mechanischen, hydraulischen und elektronischen Elementen.

Die Mechanik, blau auf dem Schema, besteht im Wesentlichen aus den in Bewegung befindlichen Elementen:
- die Eingangswelle
- die inneren und äußeren Scheiben
- die Nockenscheibe
- Rollenlager mit annualen Kolben
- die Ausgangswelle

Hydraulisch, grün auf dem Schema, besteht im Wesentlichen aus:
- Druckventile
- des Akkumulatorens
- Ölfilter
- annualisierte Kolben
- des Regelventils

Die rotrote Elektronik besteht im wesentlichen aus:
- der elektrischen Ölpumpe
- des Servomotors des Regelventils
- des Temperaturtransmitters
- das Steuergerät

Die Eingangswelle des Kupplers, in der Abbildung blau dargestellt, ist mit dem Kardanbaum verbunden. Bei Drehen der Eingangswelle werden die Rollenlager des Wechselkolbens und des Arbeitskolbens sowie die Außenscheiben angetrieben.

Die rote Ausgabewelle in der Abbildung stellt eine Einheit dar, von der Nockenscheibe bis zum Angriffsrad. Auch die inneren Scheiben werden über eine Längsverzahnung mit der Ausgangswelle verbunden.

Bei der Beschleunigung dreht sich die Eingangswelle mit dem Rollenlager des Wechselkolbens um die noch unbewegliche Nockenscheibe der Ausgangswelle.
Das Rollenlager folgt dann der aufsteigenden und absteigenden Bewegung von der Nockenscheibe.
Diese Aufstiegs- und Abstiegsbewegungen werden durch die Rolle an den alternativen Kolben übertragen.
Der alternative Kolben wird dann in Bewegung gesetzt und stellt einen Öldruck fest.

Dieser Öldruck wird durch einen Ölkanal zum Arbeitskolben geleitet. Sie schiebt den Arbeitskolben nach links, gegen die Rolle des Lagers und das Druckplateau des Scheibenpaketes.
Die Plattenpackung ist komprimiert.
Die Verbindung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle des Kupplers wird hergestellt, wobei die Allradantrieb erfolgt.

Bei Geschwindigkeitsunterschieden zwischen Vorder- und Hinterzügen dreht sich das Gehäuse der Außenscheiben mit den Rollenlagern um die Ausgangswelle, so dass die Rollenlager des Wechselkolbens auf der Nockenscheibe rollen. Aufgrund der Form der Nockenscheibe beschreiben die Rollenlager eine aufsteigende und absteigende Bewegung und übertragen diese Bewegung an den im Kurbelgehäuse untergebrachten Wechselkolben.

Die Ausgangswelle mit der Längsverzahnung für die inneren Scheiben bildet eine Einheit mit der Nockenscheibe und dem Angriffsrad.

Das Gehäuse der Außenscheiben mit Längsverzahnung für Außenscheiben und Rollenlager bildet eine Einheit mit der Eingangswelle.

Die Hubbewegung des alternativen Kolbens erzeugt einen Öldruck, der über den Ölkanal auf den Arbeitskolben wirkt und diesen nach links drückt.
Der Druck wird durch die Rollenlager des Arbeitskolbens über eine Druckplatte auf das Scheibenpaket übertragen.
Der Verbinder schließt sich und realisiert so eine Verbindung zwischen den Vorder- und Hinterzügen.

Darstellung des druckfreien Systems

Der Druckbegrenzer bestimmt den maximalen Druck auf den Scheiben des Drehmomentors.

Die sonstigen Bestandteile sind unten aufgeführt.

Die Ermittlung des Öldrucks auf der Ebene des alternativen Kolbens aufgrund der unterschiedlichen Drehzahl der Eingangswelle (blau) und der Ausgangswelle mit Nockenscheibe (rot) wurde oben erläutert.

Ventile regeln diesen Öldruck. Dadurch kann die Lamellenkupplung zwischen geöffnetem und fast geschlossenem Zustand einen gewissen Schlupf zulassen.

Aus Gründen der Vereinfachung wird das Funktionieren mit einem alternativen Kolben erklärt. In der Tat enthält das Kupplergehäuse zwei alternative Kolben, die durch ein Paar Rollenlager angetrieben werden.
Daher sind zwei Saugventile und zwei Druckventile erforderlich.

Herstellung des Drucks der elektrischen Pumpe (Vorversorgungsdruck)

Eine elektrische Ölpumpe ist bei einer Motordrehzahl von > 400/min elektrisch zu aktivieren.

Die elektrische Ölpumpe nimmt das Hydrauliköl aus dem druckfreien Teil des Kippgehäuses durch ein Sieb heraus und pumpen das Öl durch einen Filter über die Saugventile, um es zu den alternativen Kolben zu transportieren.

Die alternativen Kolben werden so mit Öl versorgt und gleichzeitig angezogen und durch die Rollenlager auf der Nockenscheibe gedrückt.

Gleichzeitig kommt das Öl über das Regelventil und die Druckventile an den Arbeitskolben, der wiederum zur Unterstützung kommt. Dieser Druck vor der Stromversorgung entfernt außerdem das Spiel aus dem Disc-Paket, so dass ein Verhalten als schnelle Reaktion des Verbinders zu erhalten.

Der Vorschaltdruck von 4 bar wird durch den Akku bestimmt. Dieses Ziel besteht auch darin, Druckschwankungen zu glätten.

Druckbildung über alternative Kolben (geschlossene Regelventile)

Der Öldruck, der durch alternative Kolben erzeugt wird, wird über die Druckventile zum Arbeitskolben geleitet.

Das Festplattenpaket ist geschlossen und stellt somit eine Verbindung zwischen der Eingangswelle (blau) und der Ausgangswelle (rot) sicher.

Der Druck auf der Scheibenebene wird durch das Regelventil bestimmt. Der Servomotor, der vom Steuergerät des Haldex-Kupplers gesteuert wird, wirkt auf das Regelventil. Wenn das Regelventil geschlossen ist, ist der Druck auf den Scheiben maximal. Der maximale Druck wird durch den Druckbegrenzer bestimmt.

Druckaufbau durch die Hubkolben (Regelventil zu einem Drittel geöffnet)

Das Regelventil ist um etwa ein Drittel geöffnet, so dass ein Teil des Öls durch den Akku in das Ölgehäuse zurückkehren kann.

Dadurch wird der Druck so reduziert, dass der Drehmomentschalter nur noch eine begrenzte Übertragung des Drehmoments ermöglicht.

So kann der Drehmomentschalter unter bestimmten Straßenbedingungen eine reduzierte Allradantrieb zulassen.

Druckerstellung über alternative Kolben (offenes Regelventil)

Das Regelventil ist offen, so dass das Öl über das Regelventil über die Batterie in den Ölgehäuse zurückkehrt.

Es gibt also keinen Druck am Arbeitskolben. Der Scheiben-Kuppler ist offen und keine Übertragung des Drehmoments erfolgt.

Die Batterie hält den Vorversorgungsdruck in der Rückleitung des Regelventils aufrecht.

Der Vorversorgungsdruck (4 bar) herrscht in der Rückleitung, die vom Regelventil bis zum Akku reicht.