Устройство и принцип работы вискомуфты

Устройство и принцип работы вискомуфты

Вязкостная муфта или вискомуфта – это устройство, передающее крутящий момент от одного вала к другому за счет вязкостных свойств специальной жидкости, находящейся внутри муфты. Данный механизм получил широкое распространение в технике, однако автолюбителям он больше знаком в качестве устройства в трансмиссии автомобиля. Это простой и недорогой механизм, который способен обеспечивать как автоматическую блокировку дифференциала, так и автоматически подключаемый полный привод у большинства современных кроссоверов. Рассмотрим принцип работы, конструкцию, а также преимущества и недостатки популярного механизма трансмиссии.

1. Принцип работы вискомуфты
2. Устройство и основные компоненты
3. Преимущества и недостатки
4. Применение вискомуфты

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.

Для чего она применяется

В современных автомобилях вязкостные муфты применяют для:

• временного перевода в полноприводный режим работы (AWD);
• блокировки межосевого дифференциала.

Остановимся на этих моментах поподробнее.

Перевод транспортного средства в AWD-режим

Многие современные кроссоверы или «паркетники», а также некоторые минивэны, седаны или хетчбэки, оборудованы так называемым временно подключаемым полным приводом колес. Ось дифференциала ведущего (как правило, переднего) моста соединена через вискомуфту с аналогичным узлом задних колес. В нормальных условиях оба вала вращаются с одинаковой скоростью. Вязкость силиконовой жидкости не меняется, а, следовательно, и передачи крутящего момента на задний мост не происходит. Как только передние колеса начинают пробуксовывать, в работу «включается» вискомуфта. Затем автомобиль снова переходит в стандартный переднеприводный режим работы.

На заметку! У автомобилей, оборудованных временно подключаемым полным приводом посредством вискомуфты диаметр передних и задних колес обязательно должен быть одинаковым. Это позволит избежать ложных срабатываний ВМ (например, при езде по трассе). Если же установить ведущие передние колеса меньшего диаметра (в этом случае они будут делать больше оборотов в минуту, чем задние), то при определенных скоростях движения вискомуфта может «подумать», что они пробуксовывают и подключит полный привод в самый неподходящий момент.

Внутри вискомуфты находится дилатантная жидкость (ДЖ), вязкость которой увеличивается в разы по мере ускорения интенсивности ее перемешивания. Если скорость транспортного средства стабильна (когда машина не буксует), то ДЖ имеет жидкую консистенцию и пластины вращаются одинаково (параллельно друг другу). Наблюдается лишь минимальное смешивание жидкости. В результате пробуксовки ведущий вал начинает очень быстро вращаться (следовательно, и пластины, находящиеся на нем), а ведомый, практически, находится без какого-либо движения. Далее происходит очень интенсивное перемешивание ДЖ, резкое увеличение ее вязкости. Также наблюдается нагрев жидкости и ее расширение, в результате чего пластины начинают довольно сильно прижиматься друг к другу (они, практически, «склеиваются» вместе). Происходит передача части вращательного момента от ведущего вала на ведомый, машина перестает буксовать, скорость вращения обоих валов стабилизируется, вязкость жидкости существенно снижается, ее перемешивание прекращается и задняя ось отключается. То есть, «все возвращается на круги свои».

Блокировка межосевого дифференциала

Одним из неотъемлемых узлов трансмиссии является дифференциал. Он предназначен для того, чтобы при повороте колеса могли вращаться с разными угловыми скоростями, так как они (правое и левое) при осуществлении такого маневра проходят разные по длине пути. На некоторых автомобилях предусмотрена блокировка дифференциала с помощью интегрированной в него вискомуфты. Такая функция весьма полезна, если одно из ведущих колес (например, попав на мокрый или скользкий участок дорожного полотна) начинает пробуксовывать. В этом случае ВМ блокирует дифференциал. На оба колеса передается одинаковый крутящий момент. После того, как «проблемный» участок дороги преодолен, диски вискомуфты «разъединяются» и дифференциал переходит в нормальный режим работы.

На заметку! На внедорожниках (например, Subaru Forester или BMW 325ix E30), оснащенных системой постоянного полного привода, ВМ «работает» при пробуксовке одного из ведущих мостов. Технологически она интегрирована в центральный дифференциал и блокирует его для выравнивания скорости вращения переднего и заднего валов.

Устройство и принцип работы

Принцип действия вязкостной муфты основан на передаче вращения с использованием вязкостных свойств жидкости. Этим вискомуфта принципиально отличается от, например, гидротрансформатора, в котором используется движение жидкости, то есть ее динамические свойства.

Вискомуфта представляет собой корпус, внутри которого расположен пакет дисков. Диски жестко соединены с валами и размещаются поочередно: один диск первого вала, второй – второго, третий – снова первого и т.д. Расстояния между дисками минимальные. Вся эта конструкция заполнена специальной жидкостью на силиконовой основе, которая имеет интересное свойство: при активном перемешивании или нагревании она становится более вязкой. При очень быстром движении, когда сила гидродинамического сопротивления возрастает, она приобретает свойства твердого тела, при замедлении сразу становится более жидкой. Принцип действия наглядно показан на видео ниже.

Процесс работы вискомуфты выглядит примерно так:

1. Автомобиль едет по ровной хорошей дороге. Обе оси вращаются с одинаковой скоростью. Внутри вискомуфты пакеты дисков, закрепленных поочередно на одном и втором валах, тоже вращаются с одинаковой скоростью, не поворачиваясь относительно друг друга. При этом вискомуфта «выключена», то есть крутящий момент с ведущей оси через нее не передается на ведомую (за исключением примерно 12-15%, которые будут поступать на вторую ось из-за вязкости рабочей жидкости);
2. Колёса на ведущей оси начинают пробуксовывать, на второй останавливаются или почти останавливаются. При этом пластины одного вала стоят неподвижно, а второго – очень быстро крутятся. В этом «блендере» жидкость приходит в движение, нагревается и густеет. Загустевшая жидкость сцепляет пластины двух валов между собой, и чем больше разница в их скорости, тем быстрей это происходит;
3. При срабатывании муфты крутящий момент с ведущей оси (которая буксует и быстро крутится) переходит на ведомую ось, и ее колёса приходят в движение. При необходимости, на ведомую ось подается почти 100% крутящего момента, то есть меняется привод;
4. При выезде на нормальную дорогу вращение пластин в муфте относительно друг друга прекращается, жидкость становится менее вязкой, и полный привод отключается.

Срабатывает вискомуфта быстро, но мягко: достаточно 0,2 сек, чтобы полностью заблокировать одну ось. При этом никаких рывков не происходит, устройство не дает лишних нагрузок на трансмиссию.

Плюсы и минусы вискомуфты

Для начала предлагаю поговорить о преимуществах этого узла:

• Простая конструкция. Действительно конструкция очень банальна, ничего сверх сложного в ней нет.
• Дешевая. Из-за своей простоты стоит совсем не дорого
• Прочная. Корпус вискомуфты может выдержать давление в 15 – 20 атмосфер, все зависит от конструкции. Если изначально не было никаких поломок, то это означает, что она может проходить очень и очень долго.
• Практичная. ПРИ ДОЛЖНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ. Устанавливается на весь срок службы автомобиля, не требует к себе никакого внимания.
• НА грунтовой дороге или асфальте, также может работать. Если вы скажем резко «стартанули» с места или идет пробуксовка на льду или пыли. То задний мост автоматом подключиться. Это дает преимущества по управляемости даже в городе.

Не смотря на плюсы конструкции, стоит отметить, о ее недостатках, ведь их также много.

• Ремонтопригодность. Как правило, не ремонтируется, то есть одноразовая, отремонтировать не выгодно и простому обывателю очень сложно. Практически всегда меняют на новую.
• Подключаемость. Нет линейной зависимости подключения полного привода, угадать когда затормозятся диски внутри, практически не возможно! Поэтому нет контроля за полным приводом.
• Нельзя подключить привод вручную самому.
• Низкая эффективность полного привода. Передача максимального крутящего момента будет только тогда, когда передние колеса будут очень сильно буксовать.
• Большие вискомуфты не используются. Потому как для нее нужен большой корпус, а так как она висит снизу, это реально сильно снижает клиренс автомобиля. Использование малых корпусов, то есть малых вискомуфт ведет к ограниченной передачи крутящего момента на заднюю ось, потому как там меньше дисков и малый объем специальной жидкости
• Долго работать вискомуфта не может. Это крайне нежелательно! Она не рассчитана на длительные нагрузки, иначе банально выйдет из строя, ее полностью заклинит. ТО есть нам это говорит, что соваться на серьезное бездорожье нельзя! Использовать можно скорее для заснеженных дворов и небольшой грязи на даче, вот и все.

Сейчас небольшое видео, смотрим.

НА этом заканчиваю, думаю моя статья была вам полезна и теперь вы знаете что это такое, читайте мой АВТОБЛОГ, подписывайтесь на канал.

(16 голосов, средний: 4,69 из 5)

Историческая справка

Нужно отметить, что вискомуфта изобретение далеко не новое. Этот принцип был известен ещё в далёком 1917 году в США. Именно там жил её создатель, талантливый инженер Мелвин Северн.

К сожалению, в те времена принцип вязкости жидкости в трансмисси не был по достоинству оценён, да и особая надобность в нём отсутствовала. Так бы и канула вискомуфта в лету, но неожиданно в 1964 году она вновь появилась на арене мирового автомобилестроения в трансмиссии британского спорткара Jensen Interceptor FF.

Это был дебют вискомуфты в серийной машине и с тех пор он активно использовался и используется различными автопроизводителями.

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.

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 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.

Заключение

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:

Устройство

Муфта включения полного привода устанавливается на редукторе ГП. С одной стороны подсоединяется кардан, идущий от РК к заднему мосту, а выходной вал муфты входит в зацепление с хвостовиком ГП.

При движении авто, кардан вращается, но сам мост не работает. ГП вращается от обратной связи колес с дорогой в холостую, на колеса крутящий момент от КПП не передается. При включении на магнитную катушку муфты подается электрический ток. Под действием магнитного поля пакет из специальных фрикционных дисков сжимается.

За счет трения весь пакет становится единым телом и вращение передается на специальный узел, который, в свою очередь, механическим путем сжимает другой пакет фрикционных дисков. Теперь вращение передается на хвостовик ГП и далее на колеса. В корпус муфты залито масло.

Внимание! Масло ГП и масло муфты во время работы не смешивается. В ГП заливается трансмиссионное масло, а в муфту — специальное гидравлическое масло с повышенными свойствами трения. Такое масло одновременно смазывает весь механизм и улучшает сцепление фрикционных дисков между собой. Обычное трансмиссионное масло в муфту заливать запрещено.