Вискомуфта — Энциклопедия журнала «За рулем»
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.
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.
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).
Вискомуфта принцип работы
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.
принцип работы, замена подшипника вискомуфты вентилятора
Вискомуфта (вязкостная муфта) является по своей сути механическим устройством, передающим вращающий момент при помощи специальной жидкости. С конструктивной точки зрения такая часть автомобильной трансмиссии представлена несколькими очень близко расположенными и круглыми элементами пластинчатого типа с выступами и отверстиями. Внутри герметичного корпуса чередуются ведущие и ведомые пластины, погружённые в вязкую жидкость на основе силикона. Приводящийся в движение коленчатый вал передаёт свою энергию механическому устройству, что обеспечивает бесперебойную работу системы.
Конструктивные особенности
Вращение пластин в условиях идентичной частоты не вызывает значительного перемешивания частиц, что сопровождается передачей крутящего момента. Работоспособность обеспечивается наличием в муфте нескольких основных конструктивных элементов:
- корпуса муфты с наличием внутренних шлицев;
- приводного вала на передние колёса;
- приводного вала на задние колёса;
- опорного подшипника;
- диска с отверстиями;
- пазованного диска;
- шлицевой втулки.
В простейших конструкциях устройство, связанное посредством карданного вала с главной передачей ведущих передних колёс, имеет надёжное соединение с корпусом. Внутренняя часть снабжена шлицами с пакетом тонких дисков, на которых есть отверстия. Парой таким дискам служит другой дисковый пакет с несколькими продольными пазами.
Между всеми дисками комплектов присутствуют зазоры 0,2-0,4 мм. Отверстиями и пазами создаётся большая контактная поверхность с вязкой жидкостью на основе силикона. Нагрев вызывает максимально быстрое расширение жидкости и заполнение зазоров между дисками. Благодаря сжимающейся воздушной подушке оказывается воздействие на диски, а также уменьшаются зазоры, располагающиеся между ними.
Принцип функционирования вискомуфты
Принцип работы вискомуфты основан на разной скорости вращения, при котором происходит перемешивание жидкости с прогрессивным возрастанием её вязкостных характеристик. В этом случае эффективное склеивание провоцирует более значительную передачу крутящего момента, определяющегося:
- размерами пластин;
- характеристиками жидкости;
- формой и размерами отверстий;
- особенностями выступов в элементах;
- общим числом пластинчатых элементов.
Некоторые вискомуфты способны легко аккумулировать тепловую энергию, вырабатываемую в процессе трения пластин. При этом вязкостная муфта нетребовательна к охлаждению, а значение передаваемого момента отличается чувствительностью к несоответствию скорости вращения вала выходного и входного типа.
Достоинства и недостатки
Вязкостные муфты обладают как очевидными достоинствами, так и некоторыми недостатками, а наличие автоматической блокировки дифференциала способна реально облегчить управление транспортным средством. Преимущества механизма, передающего и выравнивающего крутящий момент, следующие:
- долговечность;
- простота конструкций;
- низкий процент поломок;
- вполне доступная стоимость;
- эксплуатация в сложных условиях;
- лёгкость замены изношенного механизма;
- герметичность при высоком внутреннем давлении;
- отсутствие обслуживания в процессе эксплуатации автомобиля.
Вязкостные характеристики жидкости внутри устройства обусловлены скоростью перемешивания, поэтому предельно точные показатели коэффициента дискового торможения определить просто невозможно. Также отсутствует строгая линейка зависимости таких параметров, что делает муфту совершенно неэффективной в некоторых случаях.
Основные недостатки:
- нет ручной блокировки;
- запаздывание срабатывания;
- отсутствует ремонтопригодность;
- полностью бесконтрольное состояние;
- невозможность подключения к системе ABS;
- снижение клиренса при монтаже крупногабаритной муфты.
Очевидный недостаток некоторых видов вязкостной муфты – прямая зависимость коэффициента от объёма используемой дилатантной жидкости и диаметра дисков. Именно по этой причине более крупные по размерам устройства способны заметно увеличить клиренс любого тяжёлого автомобиля. Кроме прочего, крайне не рекомендовано использовать вискомуфты, лишённые шестерёночного свободного дифференциала. Не целесообразно применять очень массивные конструкции с незначительной эффективностью.
Разновидности вискомуфт
На современном рынке запчастей и деталей для автомобилей в настоящее время предлагается пара основных видов вязкостных муфт, которые имеют:
- постоянный объём дилетантной жидкости в процессе работы;
- изменяющийся объём силиконового состава под внешним воздействием.
Первый вариант устройств предназначен для систем самоблокирующегося и автоматического полноприводного типа, поэтому он применяется для внутреннего охлаждения. Такой тип деталей функционирует в стандартном режиме только при средних нагрузках. Перемещение автомобиля по хорошим дорогам позволяет сохранять одинаковые показатели угловых скоростей осей в условиях практически равномерного дискового вращения. При этом крутящий момент с двигателя на ведомую ось передаётся с самым минимальным уровнем нагрузки, поэтому транспортное средство передвигается в полноприводном и заднем режиме.
На пересечённой местности, грязном или обледеневшем дорожном покрытии вращение не является равномерным, а степень вязкости жидкости значительно возрастает, благодаря чему повышается передача на следующую ось. В любом случае, вискомуфта не является полноценной заменой стандартному дифференциалу, перераспределяющему векторную физическую величину на оси.
Такой конструктивный вариант является целесообразным в условиях гололедицы, перемещения в городском цикле или по слишком влажному дорожному покрытию. Езда на любом транспортном средстве по пересечённой местности требует моментального срабатывания муфты. Замедленное действие является причиной полного выхода системы из строя с последующим обязательным выполнением очень сложных и дорогостоящих ремонтных работ. Многие современные машины, включая кроссоверы, снабжены муфтами, которые отличает так называемый «предстартовый режим» функционирования. Данный вариант является максимально надёжным в работе и очень долговечным.
Область применения
Некоторое время назад механическое устройство, передающее вращающий момент при помощи вязкой жидкости, использовалось в комплексном охлаждении двигателя. С этой целью особая вискомуфта фиксировалась на штоке с вентиляционным устройством. Движение осуществлялось при помощи коленчатого вала с ремённой передачей. Скорость вращения двигателя позволяет жидкости изменять густоту, чем и обеспечивается жёсткая связь с вентилирующим устройством автомобиля.
Снижение оборотистости тормозило процесс смешения и провоцировало проскальзывание, что делало охлаждение системы малоэффективным. Использовать такую систему как полноценный элемент охладителя силового агрегата транспортного средства можно только в холодное время года, при отсутствии слишком сильного перегрева мотора. Сегодня данный вид устройств очень редко применяется в охлаждающем оборудовании, потому ему на замену пришли современные вентиляторы с самыми чувствительными датчиками. Особенностью электронных вентиляторов является их полная независимость от коленчатого вала.
Наиболее часто встречается вискомуфта, отвечающая за работоспособность механизма передачи и обеспечивающая выравнивание векторной физической величины в виде крутящего момента автомобильных колёс. Полноприводные устройства работают на основе смазочной жидкости в виде специального масла. Замену такого масляного состава необходимо выполнять при наличии незначительных «пинков» при активации педали газа или при вхождении машины в повороты. Менять масло при отсутствии определённых навыков лучше на СТО, что объясняется некоторыми особенностями такой процедуры.
Ремонтные работы
При заметном перегреве двигателя нет необходимости в спешном порядке осуществлять замену вязкостной муфты. В некоторых случаях есть возможность выполнить ремонтные работы своими руками. Наиболее распространённой причиной выхода такого устройства из строя является утечка силиконовой жидкости из основания трансмиссионной детали. Для залива нового смазочного состава нужно демонтировать муфту с водяного наноса и разобрать её. На диске устройства присутствует пластина, снабжённая пружиной, под которой расположено специальное отверстие.
Потребуется максимально осторожно снять штифт, после чего при помощи шприца залить внутрь смазку. Устройство в процессе ремонта нужно держать в горизонтальном положении. Шприцом следует набрать примерно 15 мл и медленно залить масло в отверстие. После извлечения шприца поверхность устройства тщательно протирается чистой ветошью без ворса, а штифт и сама деталь аккуратно устанавливаются на прежнее место.
Иногда выход вискомуфты из строя провоцируют подшипники. Признаком такой неисправности служит появление различных шумов в области охлаждающего радиатора. В этом случае нужно открутить три болта, фиксирующих деталь, а затем снять вязкостную муфту из моторного отсека. После извлечения устройства и полного слива из его внутренней части масляной жидкости можно произвести замену подшипника. Для демонтажа подшипника рекомендуется воспользоваться специальным инструментом – съёмником. Применение с этой целью подручных средств может стать причиной сильного повреждения узла. После монтажа нового подшипника устанавливается на место устройство, в которое предварительно заливается новая жидкость на основе силикона.
Профилактика выхода вискомуфты из строя
Состояние и работоспособность вязкостной муфты полного привода напрямую зависят от того, насколько строго соблюдается схема обслуживания транспортного средства, и осуществляются профилактические мероприятия. Важно помнить, что основной причиной выхода устройства из строя становится неаккуратное передвижение по дорогам, а также слишком агрессивный стиль езды.
Нужно минимизировать перемещение на автомобиле по самым труднопроходимым и участкам или пересечённой местности. Такое движение может спровоцировать перегрев муфты, а процесс достаточного остывания занимает четверть часа. Кроме прочего, необходимо своевременно реагировать на появление любых изменений в поведении машины, а также в регулярном режиме посещать станции технического обслуживания с целью диагностики или устранения возникающих проблем.
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 HaldexГлавным 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 разрезеОколо 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 дифференциалаРазбавим 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 приводаО 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.
Вискомуфта вентилятора автомобиля: разновидности, ремонт
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:
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».
Схема трансмиссии BMW 325 IX с приводом на все колеса
1 — вискомуфта;
2 — раздаточная коробка;
Полужирное начертание»3 — полуоси привода передних колес;
4 — дифференциал передних колес;
5 — карданный вал привода передних колес;
6 — карданный вал привода задних колес;
7 — дифференциал задних колес;
8 — полуоси привода задних колес.
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.
Схема трансмиссии Lancia Delta XF 4WD с приводом на все колеса:
1 — вискомуфта;
3 — полуоси привода передних колес;
4 — дифференциал передних колес;
6 — карданный вал привода задних колес;
7 — дифференциал задних колес;
8 — полуоси привода задних колес.
что это? Устройство и принцип действия вискомуфты
Каждого автомобилиста интересовал вопрос: что такое вискомуфта? Попробуем ответить на него. Визкомуфта — это механизмом для передачи и выравнивания крутящего момента в трансмиссии автомобиля Рено, Фольксваген и др. Другое её название – вязкостная муфта. Принцип действия в ней совсем другой, нежели в гидротрансформаторе или гидромуфте. Крутящий момент передаётся благодаря вязкостным свойствам жидкости, которая заполняет внутреннюю полость вискомуфты. Её используют для автоматической блокировки дифференциала.
История
В Соединённых Штатах Америки в 1917 году Мелвин Северн изобрёл вискомуфту. Но его изобретение не имело применения. На автомобиле Interceptor FF английской фирмы Jensen она была применена, как механизм автоматической блокировки межосевого дифференциала в 1964 году. На автомобилях с постоянным полным приводом вискомуфта заняла свою нишу с 1965 года.
Вискомуфта: устройство, принцип действия
Внутри герметичного корпуса установлено несколько круглых плоских дисков. Какое-то количество ведущих дисков соединено с ведущим валом, а какое-то количество ведомых дисков – с ведомым валом. Их поверхность имеет отверстия и выступы. Все диски смонтированы так, что вращаясь, они располагаются на очень маленьком расстоянии друг от друга. Внутри корпуса муфты находится дилатантная жидкость на основе силикона, которая при сильном перемешивании сгущается. Также у ней при нагреве большой коэффициент расширения. При перемешивании появляется давление на диски, и они прижимаются друг к другу благодаря расширению этой жидкости.
Как устроена вискомуфта — видео
Если движения валов равномерны, то диски вращаются с одинаковой скоростью. Когда не происходит перемешивание жидкости, нет давления на диски. При разном вращении одного вала относительно другого, диски начинают вращаться относительно друг друга. Жидкость перемешивается, растёт вязкость, угловые скорости дисков пытаются уровняться из-за силы трения. А при огромной разности скоростей эта жидкость имеет свойства твёрдого вещества. В этот момент блокируется вискомуфта, свой максимум обретает крутящий момент от ведущего вала к ведомому.
Недостатки и преимущества
Вязкость жидкости зависит от скорости её перемешивания. Угадать коэффициент торможения дисков нельзя, потому что нет линейной зависимости свойств. Поэтому у таких дифференциалов эффективность не высока. Вискомуфты без свободного шестерёнчатого дифференциала не используют из-за большой конструкции и малой эффективности. Так как коэффициент полезного действия вискомуфты прямо пропорционален объёму жидкости и диаметру дисков, то такое устройство увеличивает размеры ведущих мостов, что ведёт к уменьшению клиренса.
Преимуществом является простота конструкции. Корпус вискомуфты способен выдержать давление в пятнадцать атмосфер. Она не требует к себе внимания на время всего срока эксплуатации. Если она вышла из строя, её просто меняют.
Где применяют вискомуфты?
На автомобилях Lancia Thema и Lancia Dedra 2000 Turbo вискомуфту использовали, как механизм автоматической блокировки свободного шестерёнчатого дифференциала. Но основное применение – это использование на автомобилях повышенной проходимости в качестве межосевого самоблокирующегося дифференциала. Например, на джипах Jeep Grand Cherokee и Range Rover HSE вискомуфта использовалась как самоблокирующийся дифференциал. Так же она может выполнять функцию вспомогательного механизма блокировки, который работает с шестерёнчатым свободным дифференциалом.
Видео
Синхронизировать крутящий момент между мостами можно простым и недорогим способом, это применяя вискомуфту. В обычных условиях разница крутящих моментов мала, работы вискомуфты хватит, чтобы не позволить проскальзывать передним колёсам относительно задних колёс. Так, при движении по грунтовой дороге, одна пара колёс делает объезд препятствия, вторая пара едет прямо, а виско муфта в этот момент выравнивает их скорости.
Видео
Но, так как проблемно применять вискомуфту с системой антиблокировки колёс, почти все мировые автоконцерны перестают их использовать и устанавливают на свои автомобили принудительные муфты Haldex.
- < Назад
- Вперёд >