Вискомуфта - вязкостная муфта, часть трансмиссии автомобиля, механизм передачи и выравнивания крутящего момента. В отличие от гидромуфты и гидротрансформатора в вискомуфте использован иной принцип действия. В этом устройстве крутящий момент передается не через динамические свойства потока жидкости, а с использованием вязкостных свойств жидкости, заполняющей внутреннее пространство вискомуфты. Применяется в качестве механизма автоматической блокировки дифференциала.
История изобретения
Вискомуфта была изобретена в 1917 году в США Мелвином Северном, но применения в то время не нашла. В 1964 году вискомуфта была впервые установлена в качестве механизма автоматической блокировки межосевого дифференциала на автомобиле Interceptor FF английской компании Jensen. С середины 60-х годов вискомуфты нашли широкое применение в самоблокирующихся межколесных дифференциалах на легковых автомобилях с постоянным приводом на все колеса.
Устройство и принцип действия
Вискомуфта представляет собой пакет плоских круглых дисков, установленных внутри герметичного корпуса. Пакет дисков состоит из набора ведущих дисков, соединенных с ведущим валом, и набора ведомых дисков, соединенных с ведомым валом. На поверхности дисков располагаются выступы и отверстия. Пакет дисков сформирован таким образом, что ведомые и ведущие диски вискомуфты перемежаются и находятся друг от друга на предельно малом расстоянии. Заполняющая внутреннюю полость корпуса муфты дилатантная жидкость, обычно на основе силикона (кремний-органическое вязкое вещество), обладает свойством сгущаться при интенсивном перемешивании. Помимо этого, у такой жидкости большой коэффициент расширения при нагреве, что повышает эффективность вискомуфты, поскольку при перемешивании возникает дополнительный эффект давления на диски муфты, которые под воздействием разогретой жидкости «склеиваются» (то есть прижимаются друг к другу расширяющейся жидкостью). При равномерном движении ведущего и ведомого валов диски вискомуфты вращаются с одинаковой скоростью. Перемешивания жидкости не происходит, поэтому она не воздействует на пакет дисков. Как только один из валов начинает вращаться быстрей другого, диски пакета вискомуфты приходят во вращение относительно друг друга. Жидкость, заполняющая корпус муфты, интенсивно перемешивается, вязкость ее возрастает, возникающие силы трения между частицами жидкости стремятся уровнять угловые скорости дисков. При очень большой разности скоростей жидкость становится настолько вязкой, что приобретает свойства твердого вещества - вискомуфта, практически, блокируется, а крутящий момент, передаваемый от ведущего к ведомому валу через пластины пакета, достигает максимума.
Недостатки и преимущества вискомуфты
Свойства вязкости заполняющей вискомуфту жидкости зависят от интенсивности ее перемешивания, следовательно, от разницы угловых скоростей вращающихся дисков. Но линейной зависимости этих свойств нет, поэтому предугадать коэффициент торможения дисков муфты, невозможно. По этой причине самоблокирующиеся дифференциалы с вискомуфтой обладают невысокой эффективностью. Дифференциалы на основе вискомуфты (без применения свободного шестеренчатого дифференциала) в современных автомобилях не применяются вовсе - из-за низкой эффективности вискомуфт и из-за громоздкой конструкции. Поскольку эффективность вискомуфты зависит от диаметра дисков и объема заполняющей корпус жидкости, установка этого механизма увеличивает габариты ведущего моста и приводят к уменьшению клиренса автомобиля.
К преимуществам вискомуфты следует отнести простоту конструкции (при повышенных требованиях к точности производства - к примеру, корпус вискомуфты должен обеспечивать герметичность при повышении внутреннего давления до 15 атмосфер). Вискомуфты не требуют обслуживания на протяжение всего срока эксплуатации автомобиля. При неисправности вискомуфты ее заменяют новой.
Применение вискомуфт
Как осевой дифференциал вискомуфты на серийных автомобилях не использовались. В качестве механизма автоматической блокировки свободного шестеренчатого осевого дифференциала вискомуфты устанавливаются на некоторые легковые автомобили (примеры - Lancia Thema и Lancia Dedra 2000 Turbo). Основное же применение вискомуфт - установка в качестве межосевого самоблокирующегося дифференциала на легковые автомобили повышенной проходимости. Причем, вискомуфта может применяться как собственно самоблокирующийся дифференциал (примеры - Jeep Grand Cherokee, Range Rover HSE), так и в виде вспомогательного механизма автоблокировки, работающего вместе с шестеренчатым свободным дифференциалом.
Установка вискомуфты самый простой и недорогой способ синхронизации крутящего момента между двумя ведущими мостами - передним и задним. Поскольку разница крутящих моментов в обычных дорожных условиях невелика, эффективности и точности срабатывания вискомуфты бывает вполне достаточно, чтобы не допустить проскальзывания передних колес относительно задних (например, при движении автомобиля по сильно пересеченной местности, когда одна пара колес описывает дугу, огибая дорожное препятствие, а вторая в этот момент движется по прямой). В данный момент автопроизводители повсеместно отказываются от использования вискомуфт, выбирая управляемые принудительно муфты Haldex, поскольку использовать вискомуфту с системой ABS проблематично.
wiki.zr.ru
Вязкостная муфта — Википедия
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 24 декабря 2014; проверки требуют 15 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 24 декабря 2014; проверки требуют 15 правок. Вязкостная муфта с открытым корпусом Рабочая жидкость вязкостной муфты В полностью разобранном состоянии Внутренние пластины
Вязкостная муфта (или вискомуфта от лат. viscosus — вязкий) — это механическое устройство, которое передаёт вращающий момент посредством вязкой жидкости. Конструктивно она состоит из множества круглых пластин, имеющих выступы и отверстия. Эти пластины расположены очень близко друг к другу в герметичном корпусе. В муфте имеются две группы пластин: ведущие, соединённые с ведущим валом, и ведомые — с ведомым. Ведущие и ведомые пластины расположены чередуясь и соосно. Корпус заполнен дилатантной жидкостью, часто созданной на силиконовой основе. Когда пластины вращаются с одинаковой частотой, частицы жидкости почти не перемешиваются, и вязкость её невелика — через муфту передаётся крутящий момент. Когда один из валов начинает вращаться быстрее (или медленнее), чем другой, жидкость начинает перемешиваться, её вязкость, в силу дилатантных свойств, начинает прогрессивно возрастать. Жидкость может стать почти твёрдой и эффективно склеить пластины. В результате муфта может передавать больший крутящий момент. Величина момента определяется типом используемой жидкости, размером и количеством пластин, размером и формой отверстий и выступов в пластинах.
В некоторых вязкостных муфтах жидкость аккумулирует тепло, образующееся при вязком трении. Как следствие, жидкость расширяется, и расширение муфты приводит к прижатию пластин друг к другу, что увеличивает трение (не вязкое) между ними.
Эти устройства принципиально отличаются от гидромуфт и гидротрансформаторов тем, что используют вязкость жидкости для передачи момента, в то время как в гидромуфтах для передачи момента используются динамические свойства потока жидкости. Как следствие, вязкостные муфты менее требовательны к охлаждению. Величина передаваемого момента чувствительна к разнице скоростей вращения входного и выходного вала, но почти не зависит от абсолютных значений этих скоростей.
Основное применение — полноприводные трансмиссии легковых автомобилей, где вискомуфта выполняет либо непосредственно роль эрзац-дифференциала, либо роль блокировочной муфты в дополнение к обычному дифференциалу.
В случае использования вискомуфты для обеспечения дифференциального вращения осей всегда следует понимать, что вискомуфта ни в коем случае дифференциалом не является: она не делит крутящие моменты и не разветвляет потоки мощности. В конструкциях таких трансмиссий всегда одна ось жёстко связана с мотором, а другая связана через вискомуфту, которая здесь располагается в разрезе вала привода своей оси до её межколёсного дифференциала. В штатных режимах движения ось, подключённая через вискомуфту, обеспечивает порядка 5-10 % вклада в общую силу тяги. В относительно краткосрочных экстра-режимах пробуксовки основной ведущей оси вискомуфта теоретически позволяет перебросить на подключаемую ось до 100 % эффективно используемой мощности, хотя зачастую обычно хватает и некоего переходного режима распределения тяги между осями. Время работы вискомуфты в заблокированном режиме обычно не слишком велико, и длительная её блокировка ведёт к перегреву и падению тягового усилия подключённой оси вплоть до нуля. Несмотря на этот недостаток, конструкция с подключаемой осью активно используется до сих пор на паркетных внедорожниках (обычно подключается задняя ось). Первой машиной с вискомуфтой в трансмиссии стал AMC Eagle 1980 года (подключалась передняя ось). Помимо внедорожников вискомуфта применялась на четвёртом-шестом поколении Porsche 911 (тип-993, тип-996, тип-997) на его полноприводных модификациях, в том числе 911-Турбо (подключалась передняя ось).
В случае использования вискомуфты для блокировки дифференциала, таковая связывает два любых его звена — либо корпус (водило) дифференциала и одно ведомое звено, либо оба ведомых звена, причём, оба варианта исполнения по своим возможностям идентичны. При взаимной пробуксовке звеньев вискомуфта выравнивает их угловые скорости вплоть до полной блокировки дифференциала. Такая конструкция использовалась например на межосевых дифференциалах Toyota Celica GT4 ST205, Subaru Impreza WRX GC8A и Alfa-Romeo 155Q4.
Кроме производителей оригинальных вязкостных муфт существует несколько международных производителей, специализирующихся на вторичном рынке автокомплектующих, например:
«Visco» является товарным знаком Behr GmbH, Штутгарт. DPMA Registernummer 1130963<ref>Nizza-Klasse 12, 7: Flüssigkeitsreibungskupplungen für Maschinen und Landfahrzeuge</ ref>
ru.wikipedia.org
Муфты полного привода. Устройство и принцип работы. — DRIVE2
Описываемый ниже тип включения полного привода настолько распространён, что перечень всех автомобилей, где он устанавливается будет достаточно обширным. Renault Duster, Nissan Qashqai, Mitsubishi Outlander, Hyundai Tucson, Hyundai Creta (upd. в комментариях поправили, что на Creta стоит муфта другого типа), Ford Escape, Mazda CX-5 — это лишь некоторые из тех, что на слуху. В основном, конечно же, это так называемые "паркетники", где установка полноценных раздаточных коробок невозможна из-за плотной компоновки. Так же малые габариты и простота управления позволяют устанавливать муфты этого типа и на совсем маленькие автомобили типа Mini Cooper. Однако и это далеко не вся область применения. Точно такие же муфты (правда, открытого типа и покрупневшие в размерах) можно обнаружить и в составе "взрослых" раздаточных коробок (например Borg Warner 4405 для Ford Explorer или Borg Warner 4406 для Ford Expedition/Lincoln Navigator). Устройство муфты.
Полный размер
Устройство муфты. Изображение специально упрощено. Катушка выключена. Фрикционная муфта распущена.
Конструктивно муфту можно разделить на три части: — электромагнитная муфта для активации функции полного привода управляемая внешним электронным блоком; — кулачковая муфта, предназначение которой — преобразование разницы крутящих моментов на входном и выходном валу в усилие сжатия фрикционного пакета; — фрикционная муфта посредством которой и передаётся основной крутящий момент от входного вала к выходному.
Один из вариантов муфты. Здесь: 7А и 7Б — кулачковая муфта с шариками (почему-то от другого типа, нежели тот, который разрезан :D, на разрезе это деталь 9).
Полный размер
А это уже Hyundai. Принцип тот же. Слева — обойма кулачковой муфты с шариками (она же нажимной диск фрикционной муфты, она же ведомый диск).
На большинстве автомобилей все эти муфты (за исключением неподвижной катушки) заключены в герметичный корпус в который залита специальная трансмиссионная жидкость. Сделано это из-за слишком разных требований к маслам используемых в гипоидных зубчатых передачах (главная пара) и в передачах с использованием фрикционных материалов. Для простоты представления процессов рассмотрим работу муфты на примере работы в режиме принудительного полного привода. В этом случае алгоритмы работы электроники управляющей включением электромагнитной муфты можно опустить.
Полный размер
Катушка включена. Скорость вращения входного и выходного валов одинакова.
При включении принудительного полного привода происходит подача напряжения на катушку электромагнитной муфты (6). Якорь (3) электромагнитной муфты притягивается к катушке и смещаясь по шлицам обоймы кулачковой муфты (2) входит в зацепление с корпусом муфты образуя жёсткую кинематическую связь обоймы (2) с входным валом. Вторая обойма (1) кулачковой муфты постоянно зацеплена с выходным валом посредством шлицов.
Полный размер
Теперь буксуем! На оси показан касательный разрез кулачковой муфты по канавке.
Пока вращение входного и выходного валов синхронно (езда по твёрдому покрытию с хорошим сцеплением) ничего не происходит. Но как только возникает пробуксовка передней оси, входной вал смещается вперёд относительно выходного. Это приводит к смещению шарика (5) кулачковой муфты в бороздках. А так как бороздки имеют переменную глубину (скосы) шарик начинает давить на обоймы обгонной муфты. Обойма (2) упирается в корпус. Обойма (1) имеющая нажимной диск начинает сжимать фрикционную муфту. Сила сжатия будет расти до того момента пока угловые скорости входного и выходного валов не выравняются. То есть конструкция муфты такова, что при её срабатывании никакой пробуксовки (больше чем это достаточно для срабатывания кулачковой муфты, т.е. считанные градусы) в муфте нет. Как только начинается пробуксовка, обоймы кулачковой муфты смещаются ещё больше и фрикционный пакет сжимается с бОльшей силой пока пробуксовка муфты не будет устранена. Правда тут есть нюанс. На дорогих спортивных авто в конструкцию муфты вносят дополнительное усовершенствование. Между якорем (3) и корпусом муфты устанавливается ещё один "первичный" (primary) пакет фрикционов. Тогда за счёт модуляции сигнала на катушке (6) появляется возможность контролировать блокировку обоймы муфты (2) допуская её некоторое проскальзывание. Тем самым появляется возможность гибко перераспределять крутящий момент между передней и задней осью. Необходимо это для изменения поведения в повороте (баланс между избыточной и недостаточной поворачиваемостью) у машин претендующих на гордое звание раллийных или спорт-каров. К недорогим паркетникам это никоим образом не относится. Там муфта работает просто по принципу вкл/выкл. Однако, "дорогие технологии" постепенно становятся более доступными и есть основания надеяться, что вскоре можно будет заняться подобной тонкой настройкой и бюджетных авто.
Полный размер
В сети фигурирует это фото как фото заднего моста от Duster-а поздней конструкции. Хорошо виден дополнительный пакет фрикционов в электромагнитной муфте. Увы, потенциал конструкции по изменению крутящего момента на задней оси не используется. Возможно на Duster II поставят более продвинутую электронику.
Но тогда возникает закономерный вопрос: как же тогда возникает перегрев муфты? А возникает он по совокупности факторов. 1. Трение во фрикционном пакете при включении муфты хоть и минимально по времени, но всё есть. Учитывая передаваемый момент и цикличность включений-выключений муфты (на некоторых режимах езды и неправильной буксовки, о чём ниже) выделение тепла может достигать значительных величин. 2. Нагрев электромагнитной катушки. Он достаточно мал, чтобы вызвать перегрев даже будучи включённой значительное время, но всё же тоже вносит вклад. 3. Нагрев в результате проскальзывания якоря (3) по корпусу муфты. Это не является штатным функционированием, но может возникать при резком включении муфты. Например, при езде на высоких скоростях по нестабильным покрытиям в режиме 4WD AUTO. При этом время включения фрикционной муфты (то есть время проскальзывания в ней) увеличивается, а значит и увеличивается тепловыделение в ней. Интересен так же способ, которым контроллер определяет температуру муфты. Датчиков температуры муфты на большинство указанных авто не устанавливается, тем не менее контроллер как-то определяет темп
www.drive2.ru
Как работает вискомуфта полного привода
Важным элементом в автомобиле является вискомуфта полного привода, которая также называется вязкостной муфтой. Этот элемент входит в конструкцию трансмиссии автомобиля. Вискомуфта отвечает за функционирование механизма передачи и обеспечивает выравнивание крутящего момента колёс. Механизм важный и нужный, от его исправной работы зависит очень многое.
Что такое вискомуфта
Начнем разбираться с тем, что такое вискомуфта полного привода. Эта информация будет полезной многим автомобилистам, которые всегда хотят знать немного больше о строении и устройстве своего «железного коня». Вязкостная муфта не является новым изобретением, ведь она была изобретена в 1917 году. Правда, нашла своё применение лишь в 1964. Тогда этот механизм появился в английском авто Interceptor FF. С тех пор вискомуфта стала использоваться в качестве блокиратора для межосевого самоблокирующегося дифференциала на ТС с полным приводом на четыре колеса.
Внешний вид муфты полного привода Haldex
Главным отличием вискомуфты от гидромуфты и трансформатора является передача крутящего момента посредством особенных свойств жидкости, расположенной внутри механизма.
Как устроены и работают вязкостные муфты для трансмиссий
Для начала изучим устройство вискомуфты полного привода. Этот механизм имеет форму цилиндра, конструкция которого является герметичной. Основными компонентами конструкции являются перфорированные диски плоской формы и особенная жидкость. Диски делятся на две группы, которые отличаются соединением с валами. Одна группа дисков соединена с ведущим, другая – с ведомым. В процессе работы диски вискомуфты чередуются между собой, но находятся при этом на минимальном удалении друг от друга.
Вискомуфта в разрезе
Около 80% внутренней конструкции отводится для особенной силиконовой жидкости. Она выполняет роль связующего элемента между дисками. Для этой жидкости характерна высокая кинематическая вязкость. Вместе с этим она не обладает смазывающими свойствами. Такие особенности позволяют жидкости обеспечивать максимальное замыкание дисков при наличии разницы в угловой скорости. В этом заключается основной принцип работы вискомуфты.
Ученые создали уникальную кремнийорганическую жидкость, которая при нагреве становится менее вязкой. Силоксан при этом становится настолько густым, что у него даже появляются признаки твёрдого вещества. Это позволяет вискомуфте передавать крутящий момент при условии разной скорости вращения деталей.
Вязкостная муфта нашла широкое применение в автоматических системах, работающих по принципу полного привода. Если условия езды находятся в пределах нормы, усилие от мотора передаётся на одну ось. Через муфту подключена вторая ось, работающая в режиме свободного хода. При пробуксовке основной оси происходит блокировка вискомуфты, что вызывает распределение усилия от мотора на ведомую ось.
Когда автомобиль выезжает на ровную дорогу, жидкость возвращается в прежнее состояние, с вискомуфты снимается блокировка и вторая ось вновь работает в режиме свободного хода. Примерно так и работает вискомуфта полного привода.
Плюсы и минусы вискомуфты
Нельзя назвать вискомуфты идеальным механизмом, поскольку наряду с преимуществами располагаются и недостатки. Прежде изучим положительные особенности механизма:
простая, даже примитивная, конструкция;
прочность корпуса настолько высокая, что он легко может выдержать давление в 20 атмосфер;
низкая стоимость новой детали делает её замену доступной для каждого автомобилиста;
минимальное обслуживание;
низкий процент поломок.
Снятая вязкостная муфта дифференциала
Разбавим эту картину отрицательными характеристиками:
ремонтопригодность не характерна для такого механизма, потому в случае поломки выполняется замена на новый;
длительная работа в сложных условиях повышает вероятность перегрева механизма;
отсутствие ручной блокировки;
неполная автоматическая блокировка;
запоздание в срабатывании;
невозможность подключения вискомуфты полного привода к системе ABS;
полный привод находится в бесконтрольном состоянии;
снижение клиренса автомобиля при установке крупногабаритных муфт.
Как бы там ни было, а вискомуфты полного привода активно используются и пока достойную альтернативу никому не удалось представить мировой общественности.
Какое масло заливать в муфту полного привода
Вискомуфта полноприводного включения подобно другим механизмам в своей работе использует смазочную жидкость, в роли которой выступает специальное масло. Все производители заявляют об отсутствии необходимости менять его на протяжении всего периода эксплуатации автомобиля. Не всегда это утверждение соответствует действительному положению вещей.
Заливаем масло в муфту полного привода
О необходимости замены масла могут свидетельствовать небольшие пинки в задней части автомобиля при выжимании педали газа или совершении поворота. Такое поведение машины может говорить об испорченном состоянии масла вискомуфты.
Выполнять замену лучше на станции техобслуживания, поскольку эта работа является не самой лёгкой. Для замены необходимо выбирать масло, которое указывается в инструкции к автомобилю. Часто так оказывается, что указанную смазку невозможно найти в продаже — с этой проблемой сталкиваются многие автомобилисты. Приходится искать замену. Достойным вариантом является смазочный материал Ravenol TF0870.
Как избежать поломки муфты
Вискомуфта полного привода при выходе из строя может серьёзно испортить автовладельцу жизнь. Её ремонт или замена не будет стоить дешево. Потому есть смысл поберечь механизм и оттянуть момент выхода из строя.
На состоянии вискомуфты полного привода негативно сказывается в первую очередь неаккуратный и агрессивный стиль езды. Необходимо избегать частого передвижения по труднопроходимым участкам. Их преодоление вызывает перегрев муфты, которой для остывания требуется до 15 минут.
Также необходимо своевременно реагировать на изменения в поведении автомобиля, которые могут свидетельствовать о нарушениях в работе муфты. Для её диагностики требуется обращение в СТО, специалисты которого точно знают, как проверить вискомуфту полного привода.
Будьте внимательны к своему автомобилю, обращайте внимание на каждую деталь, не игнорируйте изменения в его поведении и не экономьте на диагностике. Поломку вискозной муфты легче предупредить, чем устранить.
drivertip.ru
Про вискомуфты — DRIVE2
Интересовался принципом работы вискомуфты, вот, что нашел, читаем познаем:)
Конструкция вискомуфты.В конструкциях многих автоматически включаемых полноприводных трансмиссий используются так называемые вискомуфты. Идея создания подобного устройства возникла у инженеров английской фирмы «Фергюсон» еще в 1954 году. Разработана она была к 1964 году, после чего для практической реализации конструкции патент на вискомуфту продали фирме GKN.
Вискомуфта (вязкостная муфта) – это псевдосцепление, у которого два пакета дисков друг с другом непосредственно не контактируют – между ними установлен постоянный зазор. Каждый из этих пакетов жестко связан с входным и выходным валами. Цилиндрический корпус заполнен силиконовой жидкостью со специфическими свойствами – при перемешивании ее вязкость резко увеличивается – тем больше, чем выше скорость перемещения частиц вещества. Процесс смешивания активизируется при пробуксовке колес разных осей, поэтому между дисками образуется определенная связь, благодаря которой происходит передача крутящего момента.
Принцип работы вискомуфты заключается в следующем: при движении по поверхности с одинаковым коэффициентом сцепления все колеса вращаются с одинаковой угловой скоростью, поэтому диски муфты вращаются одинаково, без какого-либо влияния друг на друга. Но как только одно из колес или пара колес одного моста попадают на поверхность с малым коэффициентом сцепления (гололед, грязь) и колеса, а значит и диски муфты начинают вращаться с разной угловой скоростью, вискомуфта включается в работу — блокирует вращение дисков с разной угловой скоростью. А происходит это следующим образом: в процессе работы (трения между дисками) силиконовая жидкость нагревается и тем больше, чем больше разность вращения дисков муфты, это ведет к пропорциональному увеличению заполнения объема муфты жидкостью и в такой же степени увеличивается трение между дисками муфты. Благодаря этому достигается возможность пропорционально изменять передачу крутящего момента в зависимости от разницы вращения колес, т.е. вискомуфта автоматически устанавливает требуемую степень блокировки.
Вискомуфты устанавливаются как отдельными узлами, так и в паре с обычными дифференциалами – все зависит от того, какой тип трансмиссии необходим. В схемах с постоянным полным приводом вискомуфта совмещена (располагается параллельно) с межосевым дифференциалом, а в автоматически включаемом – стоит «в гордом одиночестве». В последнем варианте передаточные числа редуктора переднего и заднего мостов часто подбираются таким образом, чтобы диски муфты вращались с разной скоростью. Это позволяет вискомуфте передавать на одну ось 95% крутящего момента, а на другую – всего 5% и работать в предстартовом режиме. Таким способом «задумчивость» этой муфты уменьшили, а скорость включения полного привода увеличили. Вискомуфты обладают одним серьезным недостатком. Реагируя на разницу оборотов валов привода колес, она создает помехи работе электронных систем активной безопасности – ABS, ESP и т.д., которые стремятся «освободить» блокируемые колеса или наоборот – притормозить. Решали эту проблему внедрением дополнительных механизмов, например, автоматического «выключения» вискомуфты из схемы трансмиссии в момент срабатывания вышеуказанных систем безопасности.
www.drive2.ru
Вискомуфта подробно — Энциклопедия журнала "За рулем"
Когда удалось синтезировать одну из разновидностей силиконовой (кремнийорганической) жидкости, мало кто мог предположить, что она вызовет настоящую революцию в автомобильных трансмиссиях. У подавляющего большинства известных нам жидкостей с ростом температуры вязкость уменьшается. А эта ведет себя как газ — при нагреве становится более вязкой. Английская фирма «Фергюсон», которая специализируется на трансмиссиях для полноприводных автомобилей, исследовала разнообразные конструкции межосевых и межколесных дифференциалов механического типа. Но сколь бы хитроумными ни были воплощенные в них технические решения, почти у каждого обнаруживались недостатки. Трудность заключалась в необходимости сочетать два свойства: возможность вращения выходных валов механизма с разными скоростями и в то же время способность перераспределять передаваемый на них крутящий момент пропорционально сопротивлению вращению каждого из валов. Идея дифференциала, работающего по принципу гидромуфты, не нова. Его практическое применение сдерживалось отсутствием жидкости с нужными физическими свойствами. Кремний-органические соединения, вернее одно из них, открыли путь в автомобильную технику так называемой вискомуфте, или гидравлической муфте с вязкой жидкостью.
Изменение передаваемого вискомуфтой крутящего момента (М) в зависимости от разницы в числе оборотов (Δn) ее дисков. Две кривые на графике соответствуют изменившейся в зависимости от температуры вязкости Θ силиконовой жидкости.
Чем больше взаимное проскальзывание движущихся в силиконовой жидкости пластин, тем больше возникающие между ними силы жидкостного трения. Вызванный этим трением нагрев сопровождается повышением вязкости жидкости, в результате чего сопротивление проскальзыванию пластин прогрессивно растет и одновременно увеличивается доля крутящего момента, передаваемого от одного вала такой гидромуфты к другому. Это явление иллюстрируется графиком: по горизонтали — разница в числах оборотов для валов вискомуфты, по вертикали — передаваемый «отстающему» валу крутящий момент. В конечном итоге наступает «блокировка» — сильно загустевшая жидкость как бы склеивает все пластины воедино.
Доля крутящего момента (%), передаваемого на задние ведущие колеса в зависимости от состояния дорожного покрытия: А — все колеса на сухой дороге; Б — передние ведущие колеса на льду; В — все колеса на льду; Г — задние ведущие колеса на льду.
Используя это свойство, можно, например, у переднеприводного автомобиля сделать ведущими также задние колеса (модификация «Синкро») и передавать к ним крутящий момент через вискомуфту. При движении по сухой дороге большая его часть будет направляться на передние колеса. Однако, поскольку силиконовая жидкость достаточно вязка, даже без пробуксовки вращающихся элементов муфты на задние ведущие колеса (машина имеет постоянный, неотключенный привод на них) поступает 12—15% крутящего момента, развиваемого его двигателем (зона А на рис. 2). Стоит передним колесам попасть на лед (зона Б), начинается их буксование, сопровождаемое резким усилением проскальзывания в вискомуфте. Почти мгновенно (через 0,2 секунды), но без рывка, она блокируется и автоматически перераспределяет крутящий момент в пропорции 77% на задние колеса и только 23% на передние. Когда машина въезжает на обледенелую или покрытую жидкой грязью дорогу всеми четырьмя колесами (зона В), взаимное проскальзывание элементов муфты уменьшается (колеса пробуксовывают примерно одинаково) и доля крутящего момента, получаемого задними ведущими колесами, падает. Лишь только автомобиль передними ведущими колесами (зона Г) выходит на участок с высоким коэффициентом сцепления, муфта тут же передает на них около 85% крутящего момента. Вискомуфта, в отличие от блокируемого межосевого дифференциала, действует плавно, без вмешательства водителя и, значит, не требуя от него навыков по выбору момента для включения блокировки. Она, бесспорно, способствует повышению безопасности движения. Кроме того, исключая работу двигателя в неблагоприятных в отношении расхода топлива режимах (с пробуксовкой ведущих колес), вискомуфта при езде на скользких дорогах экономит до 5% топлива.
Конструкция вискомуфты. 1 — вал привода к передним колесам; 2 — опорный подшипник; 4 — диск с отверстиями; 5 — диск с пазами; 9 — вал привода к задним колесам; 10 — шлицевая втулка; 11 — корпус муфты с внутренними шлицами;'
Простейший вариант такой муфты показан на рисунке. Здесь вал 1, связанный карданным валом с главной передачей передних ведущих колес, через шлицы соединен с корпусом 11. На внутренней поверхности его сделаны шлицы, с которыми через зубья соединен пакет тонких дисков, имеющих отверстия. В паре с этими дисками работает другой пакет дисков 5 с продольными пазами, который через шлицевую втулку 10 соединяется с валом 9 привода к задним колесам. Между дисками (их общее количество 59) обоих комплектов — зазоры от 0,2 до 0,4 мм. Отверстия и пазы создают дискам большую контактную поверхность с силиконовой жидкостью. Кстати, она занимает не весь объем, а 90%. Сделано это исходя из того, что при нагреве жидкость расширяется, полностью заполняя все зазоры между дисками, а имеющаяся воздушная подушка сжимается и оказывает давление на диски, уменьшая зазоры между ними. Схожую конструкцию имеет вискомуфта на Honda Civic Shuttle 4WD.
Конструкция вискомуфты Lancia Delta XF 4WD. 1 — вал привода к передним колесам; 2 — опорный подшипник; 3 — игольчатый подшипник; 4 — диск с отверстиями; 5 — диск с пазами; 6 — подшипниковая втулка; 7 — роликоподшипник; 8 — коническая шестерня привода к задним колесам; 9 — вал привода к задним колесам; 11 — корпус муфты с внутренними шлицами; 12 — картер.
У машин Lancia Delta XF 4WD и Lancia Prisma XF 4WD иное расположение и устройство вискомуфты. Она смонтирована в блоке с дифференциалом передних ведущих колес. Один ее вал 1 связан с крестовиной сателлитов этого механизма, другой прикреплен фланцем к конической шестерне 8, передающей вращение через карданный вал к задним ведущим колесам. Сама вискомуфта в этом случае сложнее. Помимо дополнительных игольчатого 3 и роликового 7 подшипников, более сложных по конфигурации деталей, таких, как вал 1, весь ее механизм заключен в картер 12, составленный из нескольких деталей. Планетарный редуктор, встроенный в трансмиссию «Лянча», передает 56% крутящего момента на передние колеса и 44% на задние. Таким образом, здесь вискомуфта, если можно так выразиться, имеет более «ограниченную власть».
В отличие от автомобилей, где полноприводная модификация выполнена на базе модели с передними ведущими колесами, BMW 325 IX развит из базовой модели с задними ведущими колесами. У него через вискомуфту постоянно подключен привод на передние ведущие колеса. И соответственно компоновке, при которой больше половины полной массы автомобиля приходится на задние колеса, раздаточная коробка в трансмиссии направляет у обеих моделей 64% крутящего момента к задним ведущим колесам. Интересно, что задний межколесный дифференциал заменен также вискомуфтой. Применение ее сводит к минимуму пробуксовку колес и потерю сцепления их на скользкой дороге, в частности на снегу и льду, упрощает управление машиной, способствует повышению средней скорости движения и некоторой экономии топлива.
Работа многих изделий основывается на использовании, порой неожиданным образом, самых разных свойств привычных нам веществ. Примером этого может служить вискомуфта – специальное устройство, предназначенное для избирательной передачи, зависящей от внешних условий, крутящего момента. У таких изделий принцип работы основан на изменении вязкости залитой в него жидкости. Нельзя сказать, что они применяются чрезвычайно широко, например как МКПП, но и обойти стороной их использование было бы неправильно.
Принцип действия вискомуфты
Внешний вид вискомуфты и ее принцип работы позволит понять приведенный рисунок.
Как видно из него, устройство вискомуфты представляет собой герметичный корпус, в котором располагаются два ряда дисков. Каждый из них связан или с ведомым, или с ведущим валом. Ведущие и ведомые диски перемежаются между собой, на каждом из них имеются специальные выступы и отверстия, а расстояние между их плоскостями минимальное.
Пространство внутри корпуса заполнено вязкой жидкостью, чаще всего изготовленной на основе силикона.
Отличительными особенностями этой жидкости, позволяющими использовать ее для работы в составе вискомуфты, являются:
увеличение вязкости, сгущение при интенсивном перемешивании;
значительный коэффициент расширения при нагреве.
Когда движение автомобиля происходит равномерно, диски вращаются с равной скоростью и жидкость между дисками не перемешивается. При появлении различий в скорости вращения валов (ведомого и ведущего), также начинает различаться скорость вращения дисков, из-за чего вязкость жидкости возрастает и она работает на передачу крутящего момента к ведомому валу от ведущего.
При значительной разности скоростей вращения дисков, вязкость жидкости возрастает настолько, что вискомуфта блокируется и приобретает свойства, характерные для твердого тела. Дополнительную информацию о том, как работает вискомуфта, поможет получить из видео
Как работает вискомуфта в трансмиссии?
Одно из основных применений вискомуфты – в системе полного привода и трансмиссии вообще. Как это выглядит – поясняет рисунок
Устройство полного привода с использованием вискомуфты основано на том, что задний мост подключается только при необходимости. В обычных условиях такой автомобиль является переднеприводным, но когда возникает разница в угловых скоростях вращения колес разных мостов, срабатывает вискомуфта, и момент начинает распределяться между различными мостами.
Фактически, это получается самоблокирующийся автоматический межосевой дифференциал. В такой ситуации, когда начинают пробуксовывать колеса, водителю не нужно предпринимать никакие действия. Однако стоит иметь в виду, что подобный подключаемый полный привод имеет ограниченное применение. Он хорошо работает на плохой дороге, при гололеде, в городе, но не подходит для настоящего бездорожья.
Причиной этого является запаздывание срабатывания вискомуфты при постоянной смене сцепления колес с покрытием, ее перегрев, и, в конце концов, выход из строя. Кроме обеспечения полного привода, подобное устройство может быть использовано для разгрузки колеса при прохождении поворотов. Понять, как происходит подобное, поможет рисунок
В этом случае вискомуфта ставится на одном мосту между дифференциалом и одной из полуосей. При вхождении на большой скорости в поворот сцепление внутреннего колеса ухудшается, и оно начинает пробуксовывать. Благодаря вискомуфте момент перераспределяется между колесами, обеспечивая безопасное прохождение поворота.
Учитывая такую ответственную роль, которую играет вискомуфта в безопасности движения, а также что она работает в системе полного привода, зачастую требуется проверить ее текущее состояние и работоспособность. Какие для этого необходимо предпринять действия, а также дополнительную информацию о подобных изделиях вы получите из видео
Как работает вискомуфта вентилятора охлаждения?
Кроме полного привода известны и другие варианты применения вискомуфты – вентилятор радиатора охлаждения может служить одним из таких примеров. Работа подобного устройства, наверное, не требует особого пояснения. В тех случаях, когда термостат пускает по большому кругу охлаждающую жидкость (ОЖ), она поступает в радиатор, и тогда же должно быть обеспечено включение вентилятора охлаждения. В другое время он должен быть выключен.
Добиться такого режима работы помогает вискомуфта вентилятора. Ее устройство похоже на приведенное выше, только корпус имеет дополнительные емкости для жидкости и оснащен клапаном, обеспечивающим перетекание жидкости. Все это показано на рисунке.
Когда двигатель холодный, вращающиеся диски выдавливают жидкость через открытый клапан в резервную емкость. Сцепление между дисками плохое, и вискомуфта работает с сильным проскальзыванием, обдува радиатора нет, и мотор прогревается. Когда термостат направляет ОЖ в радиатор для охлаждения, он нагревается, теплый воздух от него попадает на биметаллическую пластину, расположенную впереди на корпусе вискомуфты, она выгибается, и вследствие этого перекрывается отверстие клапана.
Жидкости больше некуда уходить, и она остается между дисками, ее вязкость увеличивается, проскальзывание уменьшается, крыльчатка вентилятора блокируется на валу, и поток воздуха поступает на радиатор для его охлаждения. Это приводит к снижению температуры ОЖ, соответственно снижается температура воздуха, поступающего на биметаллическую пластину, она возвращается в исходное положение, открывается клапан, и жидкость выдавливается в резервную камеру.
В результате этого вискомуфта вентилятора перестает блокировать крыльчатку, она начинает проскальзывать, и процесс охлаждения радиатора прекращается. Таким образом, получается, что режим работы вентилятора охлаждения зависит от температуры ОЖ.
Просмотрев видео,
вы получите дополнительную информацию о работе такой системы. Что же касается возможности проверить работу вискомуфты вентилятора, то здесь помощь окажет следующее видео
Эта процедура достаточно простая и понятная. Надо только отметить, что разборку вискомуфты не проводят, в случае если она неисправна, то подлежит только замене.
В работе вискомуфты используется такая характеристика жидкости, как вязкость. Благодаря ее изменению становится возможным реализовать различные режимы работы устройств, зависящие от внешних характеристик. Речь может идти как о создании полного привода, так и об охлаждении радиатора.
Любой автомобиль представляет собой сложнейшую конструкцию, состоящую из множества узлов и компонентов. Со временем они начинают стареть и перестают справляться с базовыми задачами, что заставляет владельцев транспортных средств отправлять машину на ремонт.
В качестве примера можно взять вискомуфту вентилятора, которая предназначается для избирательной передачи и напрямую воздействует на крутящий момент. И чтобы предотвратить возможное повреждение узла, а также знать, какие действия предпринять при непредвиденной поломке, нужно тщательно изучить принцип работы вискомуфты, ее конструкционные особенности и ряд других моментов.
Общая информация о вискомуфте
Одним из наиболее важных узлов автомобиля является вращающаяся вискомуфта, внутри которой расположены чередующие перфорированные пластины с вязкой жидкостью. В продаже имеется масса типов таких конструкций с различными рабочими свойствами и особенностями, но общий принцип их работы остается аналогичным.
Каждая вискомуфта состоит из множества внутренних пластин, которые способны вращаться по ведущему валу, а также внешних элементов, соединенных на ведомом валу с заданным интервалом. Все составляющие взаимосвязаны и равномерно распределены по корпусу.
От гидромуфты и гидротрансформатора такая деталь отличается специфическим принципом действия. В первую очередь, здесь задействован другой способ передачи крутящего момента, который основывается на воздействии специальной вязкой жидкости, расположенной во внутреннем пространстве конструкции.
Первые упоминания о вискомуфте появились в 1917 году, но в те времена она не сумела обрести широкое распространение, т.к. не имела многих нынешних преимуществ. Только в 1964 изделие существенно усовершенствовали и стали поставлять в массовую продажу. В 60-х годах прошлого века эти изобретения начали появляться в межколесных дифференциалах на полноприводных легковых машинах.
Принцип работы и предназначение
Чтобы разобраться с принципом работы вискомуфты, необходимо тщательно ознакомиться с ее конструкцией. Все ее детали закреплены в одном герметичном корпусе, который содержит два ряда дисков, соединенных посредством ведомого и ведущего вала. Каждый ряд оснащен отверстиями и выступами с небольшим расстоянием друг от друга. Внутри вискомуфты протекает жидкость с повышенной вязкостью, состоящая из силиконовых добавок. Ее характеризует особый состав, позволяющий эффективно обслуживать приводную систему и обеспечивать требуемый крутящий момент.
Одним из уникальных свойств жидкости является увеличение вязкости при возрастании интенсивности перемешивания. Подобное значение может расти при нагреве системы. Если машина передвигается со стабильной скоростью, диски вращаются равномерным образом, при этом масляная основа между ними не смешивается. Но если между движением валов замечается какая-либо разница, это заметно сказывается на интенсивности вращения рабочих элементов. По мере роста вязкости, силикон начинает воздействовать на крутящий момент. В конечном итоге он приобретет другое состояние и практически станет твердым.
Разновидности вискомуфт
На рынке автомобильных запчастей можно встретить две основные разновидности вискомуфт:
Первый тип отличается постоянным объемом дилатантной жидкости.
Второй тип имеет разный объем силикона, который меняется в зависимости от внешнего воздействия.
Вискомуфты первого типа задействуются для самоблокирующихся дифференциалов в коробке передач, включая автоматические полноприводные системы. Их применяют во внутренних охладительных системах.
Если деталь работает в обычном режиме со средними нагрузками, а автомобиль перемещается по качественному дорожному покрытию, значения угловых скоростей двух осей остаются одинаковыми. Вращение дисков муфты осуществляется практически равномерно, а крутящий момент от двигателя к ведомой оси передается с минимальной нагрузкой. В результате транспортное средство может работать как на полном приводе, так и на заднем.
Но если машина попадает на пересеченную местность или едет по льду и грязи, равномерность вращения серьезно снижается, а вязкость силикона существенно растет. Таким образом происходит увеличение передачи крутящего момента на вторую ось. В некоторых случаях показатель передачи мощности достигает 100-процентного уровня.
При этом вязкостная муфта не может заменить полноценный дифференциал, который перераспределяет крутящий момент силовой установка на обе оси. Применять такую конструкцию целесообразно на неровных покрытиях и пересеченной местности.
Также она будет оправдана при езде:
по гололеду;
городским улицам;
влажной трассе.
Если езда осуществляется по полному бездорожью, муфта должна срабатывать моментально. в противном случае система передачи крутящего момента выйдет из строя, что повлечет за собой необходимость проведения дорогого и сложного ремонта.
В большинстве современных машин с «автоматом» вискомуфты работают в так называемом «предстартовом режиме». Он характеризуется равномерной передачей 5-15% мощности мотора на ведомую ось, что негативно сказывается на времени реакции узла.
Сферы применения вискомуфты
Раньше существовало две сферы применения вискомуфт, но сегодня их число сократилось до одной. В недалеком прошлом подобный механизм предназначался для комплексного охлаждения двигателя, что возможно при закреплении на штоке специальной вискомуфты с вентиляционным прибором. Ее движение обуславливается коленчатым валом автомобиля, к которому проложен ремень. В зависимости от скорости вращения двигателя жидкость обретает разную густоту и получает жесткую связь с вентилятором.
При снижении оборотов сильного смешения не происходило, т.е. если присутствовали проскальзывания, процесс охлаждения системы был недостаточно хорошим. Применять изделие в качестве полноценного элемента охладительной системы целесообразно только в холодную зимнюю пору, когда мотор не сильно прогрет ему нужно обеспечить дополнительное охлаждение.
Но сегодня устройство редко задействуется в охлаждающем оборудовании, т.к. его вытеснили передовые вентиляторы, оборудованные различными датчиками. Работают электронные вентиляторы непосредственно от электрической энергии, при этом они не зависимы от коленчатого вала.
Более востребованной сферой применения является обеспечение автоматического подключения полноприводной системы. В такой сфере вискомуфты крайне актуальны, ведь большинство внедорожников, кроссоверов и паркетников оборудованы такими узлами. Даже стремительный рост популярности продвинутых электромеханических вариантов не портит большую популярность вискомуфт.
Изделие пользуется большим спросом из-за следующих преимуществ:
доступная цена;
практичное применение;
универсальность.
Однако кроме плюсов у вискомуфт имеются и недостатки.
Минусы вискомуфты
Одним из наиболее существенных минусов вискомуфты является ее «одноразовость». В большинстве случаев деталь не подлежит ремонту, да и сами ремонтные работы требуют больших усилий и финансовых вложений, поэтому автомобилисты рассматривают вариант покупки новой детали.
Также минусом изделия является сложность подключения к полному приводу, т.к. тяжело рассчитать момент внутреннего торможения дисков. Достичь полного контроля за полноприводной системой практически невозможно.
Кроме того, нельзя выполнять подключение привода вручную, а его эффективность довольно низка. Максимальный крутящий момент передается лишь при сильном торможении.
Большинство моделей вискомуфт обладают небольшими размерами, поэтому при расположении в нижней части системы появляется ограничение передачи крутящего момента на заднюю ось.
Такое приспособление не способно работать в течение долгого времени и выдерживать внушительные нагрузки. В противном случае оно быстро деформируется и станет непригодным для дальнейшего использования. Продолжительная езда по бездорожью, грязи или льду приведет к тому, что вискомуфта выйдет из строя и будет нуждаться в замене.
Как ремонтировать вискомуфту
Если двигатель начинает перегреваться и сильно шуметь при работе на высоких оборотах, не нужно спешить заменять вискомуфту. Если правильно подойти к такой проблеме, ее можно устранить малыми силами. Зачастую поломка происходит при утечке масла из основания конструкции, что требует повторного залития силикона. Для решения проблемы нужно осторожно изъять деталь с насоса, а после выполнить ее разборку. На круглом диске элемента должна присутствовать пластина с пружиной, под которой расположено отверстие для масляной основы.
Чтобы предотвратить поломку изделия, необходимо соблюдать осторожность при демонтаже штифта. Затем следует приступить к добавлению смазки, для чего лучше задействовать шприц. Важно отметить, что при выполнении такой задачи вискомуфту лучше размещать горизонтально. С помощью шприца можно взять 15-20 мл жидкости, и медленно поместить ее во внутрь.
Через несколько минут силикон должен плотно проникнуть в вискомуфту и обрести достаточно твердое состояние. В конечном итоге нужно провести очистку поверхности конструкции от излишка силикона и выполнить повторный монтаж детали.
При отсутствии навыков в выполнении подобной задачи и незнании общего принципа действия вискомуфты лучше отказаться от ремонта своими руками и доверить починку опытному специалисту.
Еще одной распространенной причиной повреждения вискомуфты считается деформация подшипников. Первым симптомом подобной неисправности является интенсивный шум. Для ремонта изделия его нужно демонтировать, открутив три фиксирующие болта. В таком случае конструкция легко отсоединится из отсека двигателя. После изъятия муфты и слития силикона можно начинать процедуру замены подшипников.
Особых сложностей в решении такой задачи нет, но чтобы упростить задачу, рекомендуется воспользоваться специальным съемником. Такой инструмент имеется в каждом гараже. При использовании подручных средств можно вовсе повредить узел и доставить себе дополнительные хлопоты в виде недешевого ремонта. Завершив установку нового подшипника, остается повторно собрать деталь и запустить двигатель.
Также при выполнении ремонта нельзя забыть о заливе нового силикона, которая сливалась перед ремонтом. Если муфта «ведет себя неправильно», не нужно спешить покупать новое изделие, ведь, возможно, проблема кроется в незначительной поломке, которая быстро решается своими руками. И для этого не обязательно обладать особыми навыками и умениями.
Единственной проблемой при ремонте бывает сложность поиска инструмента для изъятия старого подшипника. Если его нет в гараже, можно одолжить у друзей или приобрести в автомастерской. Остальные детали и расходные элементы доступны во всех автомобильных магазинах.
Также важно отметить, что не все вискомуфты оснащены отверстием для заливки жидкости. Если у вас отсутствует опыт в ремонте таких конструкций, лучше не спешить с принятием действий и доверить задачу по замене или ремонту вискомуфты обученному специалисту.
Также важно избегать применения грубой физической силы, ведь диск муфты характеризуется уязвимостью к интенсивным воздействиям и может выйти из строя при малейшей нагрузке. В таком случае последствия будут необратимыми и придется полностью менять устройство.
В основном, понять принцип работы вискомуфты несложно даже начинающему автомобилисту. То же самое касается ремонтных работ и обслуживания детали, которые не требуют специфических навыков или профессионального опыта. Достаточно следовать простой инструкции и учитывать рекомендации специалистов.
Видео о том, как проверить и починить вискомуфту:
neauto.ru
Вязкостная муфта. ч.1. — DRIVE2
Эталонный образец вязкостной муфты от VW
Вискомуфта — вязкостная муфта, часть трансмиссии автомобиля, механизм передачи и выравнивания крутящего момента. В отличие от гидромуфты и гидротрансформатора в вискомуфте использован иной принцип действия. В этом устройстве крутящий момент передается не через динамические свойства потока жидкости, а с использованием вязкостных свойств жидкости, заполняющей внутреннее пространство вискомуфты. Применяется в качестве механизма автоматической блокировки дифференциала.
Вискомуфта была изобретена в 1917 году в США Мелвином Северном, но применения в то время не нашла. В 1964 году вискомуфта была впервые установлена в качестве механизма автоматической блокировки межосевого дифференциала на автомобиле Interceptor FF английской компании Jensen. С середины 60-х годов вискомуфты нашли широкое применение в самоблокирующихся межколесных дифференциалах на легковых автомобилях с постоянным приводом на все колеса.
Вискомуфта представляет собой пакет плоских круглых дисков, установленных внутри герметичного корпуса. Пакет дисков состоит из набора ведущих дисков, соединенных с ведущим валом, и набора ведомых дисков, соединенных с ведомым валом. На поверхности дисков располагаются выступы и отверстия. Пакет дисков сформирован таким образом, что ведомые и ведущие диски вискомуфты перемежаются и находятся друг от друга на предельно малом расстоянии. Заполняющая внутреннюю полость корпуса муфты дилатантная жидкость, обычно на основе силикона (кремний-органическое вязкое вещество), обладает свойством сгущаться при интенсивном перемешивании. Помимо этого, у такой жидкости большой коэффициент расширения при нагреве, что повышает эффективность вискомуфты, поскольку при перемешивании возникает дополнительный эффект давления на диски муфты, которые под воздействием разогретой жидкости «склеиваются» (то есть прижимаются друг к другу расширяющейся жидкостью). При равномерном движении ведущего и ведомого валов диски вискомуфты вращаются с одинаковой скоростью. Перемешивания жидкости не происходит, поэтому она не воздействует на пакет дисков. Как только один из валов начинает вращаться быстрей другого, диски пакета вискомуфты приходят во вращение относительно друг друга. Жидкость, заполняющая корпус муфты, интенсивно перемешивается, вязкость ее возрастает, возникающие силы трения между частицами жидкости стремятся уровнять угловые скорости дисков. При очень большой разности скоростей жидкость становится настолько вязкой, что приобретает свойства твердого вещества — вискомуфта, практически, блокируется, а крутящий момент, передаваемый от ведущего к ведомому валу через пластины пакета, достигает максимума.
Свойства вязкости заполняющей вискомуфту жидкости зависят от интенсивности ее перемешивания, следовательно, от разницы угловых скоростей вращающихся дисков. Но линейной зависимости этих свойств нет, поэтому предугадать коэффициент торможения дисков муфты, невозможно. По этой причине самоблокирующиеся дифференциалы с вискомуфтой обладают невысокой эффективностью. Дифференциалы на основе вискомуфты (без применения свободного шестеренчатого дифференциала) в современных автомобилях не применяются вовсе — из-за низкой эффективности вискомуфт и из-за громоздкой конструкции. Поскольку эффективность вискомуфты зависит от диаметра дисков и объема заполняющей корпус жидкости, установка этого механизма увеличивает габариты ведущего моста и приводят к уменьшению клиренса автомобиля. К преимуществам вискомуфты следует отнести простоту конструкции (при повышенных требованиях к точности производства — к примеру, корпус вискомуфты должен обеспечивать герметичность при повышении внутреннего давления до 15 атмосфер). Вискомуфты не требуют обслуживания на протяжение всего срока эксплуатации автомобиля. При неисправности вискомуфты ее заменяют новой.
Как осевой дифференциал вискомуфты на серийных автомобилях не использовались. В качестве механизма автоматической блокировки свободного шестеренчатого осевого дифференциала вискомуфты устанавливаются на некоторые легковые автомобили (примеры — Lancia Thema и Lancia Dedra 2000 Turbo). Основное же применение вискомуфт — установка в качестве межосевого самоблокирующегося дифференциала на легковые автомобили повышенной проходимости. Причем, вискомуфта может применяться как собственно самоблокирующийся дифференциал (примеры — Jeep Grand Cherokee, Range Rover HSE), так и в виде вспомогательного механизма автоблокировки, работающего вместе с шестеренчатым свободным дифференциалом. Установка вискомуфты самый простой и недорогой способ синхронизации крутящего момента между двумя ведущими мостами — передним и задним. Поскольку разница крутящих моментов в обычных дорожных условиях невелика, эффективности и точности срабатывания вискомуфты бывает вполне достаточно, чтобы не допустить проскальзывания передних колес относительно задних (например, при движении автомобиля по сильно пересеченной местности, когда одна пара колес описывает дугу, огибая дорожное препятствие, а вторая в этот момент движется по прямой). В данный момент автопроизводители повсеместно отказываются от использования вискомуфт, выбирая управляемые принудительно муфты Haldex, поскольку использовать вискомуфту с системой ABS проблематично.
www.drive2.ru
Что такое вискомуфта и зачем она нужна?
Один из узлов трансмиссии автомобиля, который используется для передачи и выравнивания крутящего момента называется вискомуфтой. Используется она для осуществления передачи вращения на охлаждающий вентилятор радиатора. И хотя данный элемент транспортного средства считается довольно важным, далеко не все автомобилисты не то, чтобы хорошо разбираются в его устройстве и принципе работе, а даже просто знают о его существовании. В любом случае вискомуфта не имеет ничего общего с гидромуфтой или гидротрансформатором. В них передача момента вращения происходит только за счет динамических свойств масла. В вискомуфте при этом реализован совершенно другой принцип — принцип вязкости. И обусловлено это тем, что полость муфты заливается дилатантной жидкостью на основе оксида кремния.
Устройство вискомуфты
Вискомуфта имеет довольно простое устройство и состоит из муфты в форме цилиндра, расположенных внутри нее двух валов, которые в нормальном состоянии не взаимодействуют друг с другом. К этим валам непосредственно крепятся ведущие и ведомые диски из металла. Они располагаются соосно и находятся на минимальном расстоянии. При этом их довольно много. Стоит отметить, что это мы схематически обрисовали вискомуфту нового поколения. Более старая ее разновидность представляла небольшой герметический цилиндр с двумя валами, на которые были надеты две крыльчатки. Валы между собой в зацепление не заходили. Зная устройство, легко можно догадаться и о принципе работы. Например, когда машина с подключаемым полным приводом едет по нормальной трассе, вращение от двигателя передается лишь на переднюю ось. Валы и диски вискомуфты вращаются с одинаковой скоростью, соответственно перемешивания масла в корпусе не происходит.
Преимущества и недостатки вискомуфты
Вискомуфта на самом деле гениальное изобретение. Но вот в последние годы автопроизводители массово отказываются от ее установки, отдавая предпочтение принудительно управляемым муфтам Haldex. Это происходит по той причине, что использование вязкостных муфт на полноприводных автомобилях повышенной проходимости с системой ABS является довольно проблематичным. Кроме того, несмотря на простую конструкцию, вискомуфта является громоздким узлом трансмиссии. Повышается масса автомобиля, снижается клиренс. Ну, и как показывает практика, самоблокирующиеся дифференциалы с муфтой вязкостной отличаются небольшой эффективностью.Среди преимуществ также стоит отметить, то что она имеет несложную конструкцию и может быть отремонтирована своими силами. Вискомуфта имеет герметичный корпус и длительный срок службы.
О том, что такое вискомуфта более подробно будет рассказано в этом видеоматериале:
Опубликовано: 26 сентября 2019
automend.ru
artemspec › Блог › Как работает полный привод Subaru. Часть 1, "Чем муфта отличается от дифференциала"
Конструкция современного полного привода — темный лес для многих, включая журналистов. Отсюда и перлы типа "задняя ось подключается при пробуксовке передних колес", и негативное отношение к любому приводу кроме трехдифференциального с тремя блокировками:) Этот пост включает в себя техническое описание и принцип работы различных типов полного привода автомобилей Subaru. Это описание взято из технического мануаля для обучения сотрудников Subaru, и насколько я понимаю, на драйве не публиковалось, так что будет полезно многим.
Полный размер
***********
Устройства распределения крутящего момента по осям
При плохих условиях или на скользкой дороге (с низким значением μ) автомобиль с системой блокированного полного привода использует все преимущества полного привода, тогда как на дороге с хорошим покрытием (с высоким значением μ) он может проявлять нежелательные эффекты циркуляции мощности и торможения в крутом повороте.
Поэтому в системе постоянного полного привода используются устройства распределения крутящего момента по осям. Это или межосевой дифференциал, или вискомуфта, передающая часть тяговых сил на отстающие колеса или же многодисковая муфта MP-T (Multi Plate Transfer), позволяющая изменять свойства соединения между передней и задней осями по сигналу системы автоматического управления. Эти устройства позволяют устранить эффект торможения в крутом повороте, являющийся недостатком систем блокированного полного привода. SUBARU использует следующие типы систем полного привода:
1. Автоматическая трансмиссия (вариатор) с многодисковой муфтой передачи крутящего момента c гидравлическим управлением (MP-T)
Примечание: На российском рынке такой тип трансмиссии имеют Subaru Outback, Subaru Forester, Subaru XV c трансмиссией Lineartronic.
В данной системе многодисковая муфта с гидравлическим управлением (муфта передачи крутящего момента) устанавливается между ведущим валом редуктора, являющимся выходом на переднюю ось, и задним ведущим валом, являющимся выходом на заднюю ось. Она регулирует соединение между передней и задней осями за счет изменения сжатия дисков муфты в зависимости от условий движения. Управление осуществляет электронный блок управления трансмиссией.
Когда автомобиль движется по дороге с твердым покрытием в нормальных условиях, сила тяги, необходимая для движения автомобиля, относительно невелика, и возможности привода на два колеса достаточны для ее обеспечения.
В то же время, при движении в режиме блокированного полного привода по дорожному покрытию с высоким значением μ, проявляется циркуляция мощности в трансмиссии — это недостаток системы полного привода. По этой причине система управляет распределением крутящего момента по осям следующим образом:
При обычном движении система работает так, чтобы избежать циркуляции мощности в трансмиссии, а поведение автомобиля становится близким к поведению автомобиля с системой переднего привода. Если требуется большая сила тяги, например, при ускорении, движении на подъем или по неровной дороге, за счет высокой степени блокировки привода муфтой передачи крутящего момента начинают проявляться преимущества полного привода.
Однако, даже при нагрузке в условиях движения, по дороге с ровным покрытием на постоянной скорости приблизительно, от 10 до 20% крутящего момента распределяются на заднюю ось, чтобы улучшить устойчивость прямолинейного движения за счет снижения риска сноса передней оси и снизить чрезмерный эффект недостаточной поворачиваемости, свойственный системе переднего привода.
Ступица муфты MP-T установлена на ведущем валу редуктора, который передает крутящий момент с трансмиссии на переднюю ось, а барабан муфты установлен на валу привода на заднюю ось. Между ступицей и барабаном муфты расположены через один ведущие и ведомые диски, образующие муфту передачи крутящего момента.
В задней части муфты передачи крутящего момента находится поршень, сдавливающий диски под действием давления рабочей жидкости трансмиссии. Изменяя гидравлическое давление, прикладываемое к этому поршню, можно бесступенчато управлять муфтой, от полностью выключенного, до полностью включенного состояния.
Система управления давлением муфты передачи крутящего момента состоит из соленоида электромагнитного клапана муфты передачи крутящего момента и самой муфты передачи крутящего момента. Клапан интегрирован в гидроблок автоматической трансмиссии. Соленоид электромагнитного клапана муфты передачи крутящего момента управляется сигналом с широтно-импульсной модуляцией, передаваемым с модуля управления трансмиссией (TCM).
Если коэффициент заполнения импульсов управляющего сигнала с TCM мал, управляющий клапан выдает низкое давление на поршень муфты передачи крутящего момента. Соответственно степень включения муфты передачи крутящего момента мала.
Если коэффициент заполнения импульсов управляющего сигнала с TCM повышается, управляющий клапан повышает давление на поршень муфты передачи крутящего момента. Таким образом, степень включения муфты передачи крутящего момента повышается.
Примечание: Система VTD на данный момент на рынке не представлена, ранее устанавливалась на модели Subaru Legacy GT 2010-2013, Forester S-Edition 2011-2013, Outback 3.6 2010-2014, Tribeca, WRX с автоматической трансмиссией.
Несимметричный межосевой дифференциал используется для распределения крутящего момента между передней и задней осями в заданной пропорции. В данной системе между водилом, служащим выходным элементом для привода на переднюю ось и солнечной шестерней (2-й), служащей выходным элементом для привода на заднюю ось устанавливается гидравлически управляемая муфта блокировки.
Если межосевой дифференциал был бы свободным, при пробуксовке одного из колес крутящий момент не передавался бы на остальные колеса. Для решения этой проблемы и используется муфта блокировки, перераспределяющая крутящий момент в пользу запаздывающих колес и ограничивая разность частот
Внешний вид муфты полного привода Haldex
Вискомуфта в разрезе
Снятая вязкостная муфта дифференциала
Заливаем масло в муфту полного привода
