Frelander 2. Manual - part 80

 

  Index      Land Rover     Land Rover Frelander 2 - service repair manual 2006-2010 year

 

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Frelander 2. Manual - part 80

 

 

Rear Drive Axle/Differential - Rear Drive Axle and Differential

Description and Operation

COMPONENT LOCATION

Item

Part Number

Description

1

-

Active on-demand coupling

2

-

Differential

3

-

Active on-demand coupling module

OVERVIEW

The differential operates in conjunction with the active on-demand coupling to provide drive to the rear axle.

Vehicles from 2009MY

Generation 4 Active On-Demand Coupling from 2009MY

Vehicles from 2009MY are fitted with a modified design of the active on-demand coupling, known as the generation 4 unit.
The new active on-demand coupling has design improvement changes over the previous generation 3 coupling which give
the following advantages:

Reduced base torque at high differential speed
Torque activation independent of differential speed
Accurate torque limiter
Energy stored in accumulator
Lower max current consumption
Faster response.

DIFFERENTIAL

The differential unit is a low-offset-hypoid spiral-bevel design, based on a 167mm crown wheel geared to deliver a ratio of
2.58:1. The design of the differential gears and the 4 mountings that control the torque reaction of the unit within the rear
subframe, provide a differential unit of excellent efficiency and refinement.

The torque delivered to the differential is controlled by the active on-demand coupling, mounted into the void at the front
of the differential's cast-aluminum casing, which also provides the oil reservoir for the coupling.

ACTIVE ON-DEMAND COUPLING

Active On-demand Coupling

• NOTE: Generation 3 coupling shown.

Item

Part Number

Description

1

-

Check valves - exhaust side

2

-

Active on-demand coupling module

3

-

Control valve / axial solenoid

4

-

Oil pressure and temperature sensor

5

-

Input shaft

6

-

Electric hydraulic pump

7

-

Oil filter

8

-

Accumulator

9

-

Check valve - intake side

10

-

Combined check and by-pass valve

11

-

Ring shaped annular piston

12

-

Inner connection hub with splines for outer hub.

13

-

Inner and outer wet clutch plates

The active on-demand coupling provides the benefits of a permanent 4x4 system with the efficiency and economical
benefits of a part-time system. Located between the differential and driveshaft, the coupling is a self-contained unit
combining mechanical, hydraulic and electronic functions to distribute drive between the front and rear axles with
transparent automatic control.

The active on-demand coupling provides the following functions:

Electronic management of torque transfer.
Rapid engagement in response to traction demands.
Rapid disengagement to ensure its operation cannot corrupt wheel speed signals and compromise stability control
system operation; this is especially important on very low friction surfaces.
Pre-engagement from rest to minimize the risk of wheel-spin.
No opposing forces when maneuvring or parking the vehicle.

Not sensitive to brake testing on a chassis dynamometer.

Generation 4 Active On-Demand Coupling - Vehicles from 2009MY

The generation 4 coupling does not have the differential speed driven pump used on the previous generation 3
coupling, but is fitted with a bigger capacity electrically operated axial pump and a high pressure accumulator.
The proportional throttle valve and pressure sensor on the generation 3 coupling is replaced with a proportional
pressure reducing valve.
The torque limiter pressure reducing valve on the generation 3 coupling is replaced by an electronic control valve
and controlling software.

The generation 4 active on-demand coupling gives the following improvements over the previous generation 3 coupling:

Reduced base torque at high differential speeds
Torque activation is now independent of differential speed
Accurate torque limiter control
Energy stored in high pressure accumulator giving a low maximum current consumption of the electric pump and
faster response.

Control Module - Generation 3 and 4 Couplings

The control module, attached to the casing of the active on-demand coupling, forms a single unit with the control
valve/axial solenoid. By analyzing information from other vehicle modules and sensors the control module regulates the
axial solenoid to control the hydraulic fluid pressure supplied to the clutch plates. Some of the modules and sensors the
control module communicates with are listed below:

Hardwired:

- Control valve / axial solenoid
- Electric hydraulic pump
- Oil pressure and temperature sensor

High speed CAN (controller area network):

- Engine control module
- Anti-lock brake system / traction control module
- Traction response switch
- Yaw rate sensor
- Steering wheel rotation sensor

The axial solenoid constantly adjusts the control valve output using a Pulse Width Modulation (PWM) signal. The fluid
pressure delivered to the clutch plates determines the amount of torque that is delivered to the rear axle.

The active on-demand coupling has integrated oil pressure and temperature sensors to enable the control module to
accurately manage the torque transfer under all environmental and operating conditions. Using these signals the control
module will use strategies to protect the coupling from overheating; in extreme cases to protect the coupling from damage
the coupling will disengage if the temperature of the hydraulic fluid exceeds 105°C. The coupling will return to normal
functionality when the temperature falls below 101°C.

The control module has an integrated diagnostics system, which constantly monitors the active on-demand coupling
system as well as its input and output signals. If the control module detects a fault a Diagnostic Trouble Code (DTC) is
stored. The DTC is accessed using the Land Rover approved diagnostic system.

Electric Hydraulic Pump

When negotiating very low friction surfaces such as wet grass, snow or ice; initial wheel-spin can cut into the surface and
reduce grip. With a re-active on-demand coupling, almost 60 degrees of wheel rotation would occur before torque could be
transmitted through the coupling.

On Generation 3 couplings, to counteract this Land Rover developed a unique high-pressure pre-charge facility which
energizes the hydraulic circuit as soon as the engine is started. Essentially an electrically operated hydraulic pump was
designed to maintain a potential of 500 Nm (369 lb ft) of torque pressure within the coupling. (This pre-charge torque
capacity has been increased to 1500Nm (1106 lb ft) for the Generation 4 coupling.)

Vehicles fitted with Terrain Response also add further benefits by varying the level of pre-charge to deliver optimum
traction over a range of different terrain surfaces. The level of pre-charge is varied depending on the particular terrain
response mode, for example:

Terrain response in 'Special Programs Off' mode as common with vehicles without terrain response, the coupling is
programmed to transmit 500 Nm 369 lb ft of torque on Generation 3 couplings and 1500 Nm (1106 lb ft) of torque
on Generation 4 couplings to the rear axle when the vehicle moves from rest in a straight line. This strategy
minimizes traction loss from a standing-start regardless of the terrain. W hen the vehicle accelerates the pressure
in the coupling is decreased to improve fuel economy.
The ability to sense the steering angle allows the coupling to be programmed to provide no torque transfer through
the coupling. This prevents the coupling locking when the vehicle is maneuvring at low speeds and acute steering
angles.
In 'Grass / Gravel / Snow' mode the coupling is programmed to maintain its pre-charge state until much higher
speeds are obtained. The same applies even if the vehicle is traveling at low speeds and acute steering angles, as
traction takes precedence over coupling lock-up on low-friction surfaces.

For additional information, refer to: Ride and Handling Optimization (204-06 Ride and Handling Optimization, Description
and Operation).

Mechanical Hydraulic Pump - Generation 3 Couplings - Vehicles up to 2009MY

The driveshaft is attached to the coupling's front clutch plate assembly (input), with the rear clutch plate assembly
connected to the differential pinion (output). A swash-plate with 6 hydraulic rollers is also attached to the differential
pinion. W hen there is no speed difference between the coupling's input and output, the rollers do not function.

 

 

 

 

 

 

 

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