(вискомуфта) была изобретена в далеком, 1917 году Мелвином Северном, но в то время, его изобретение не было по достоинству оценено. О вязкостной муфте вспомнили только в середине 60-х годов, во время создания автомобиля с хорошей проходимостью, управляемостью и устойчивостью.
По своей сути, вязкостная муфта — это многодисковый фрикцион, характерной чертой которого являются диски, не контактирующие между собой поверхностями. Известно, что фрикцион — это самое обычное сцепление автомобиля. В нем, силы трения между дисками (пластины из стали, 0,25 — 1,0 мм толщины), передают крутящий момент. Одна половина дисков, установленных с минимальным зазором в пределах 0,15 — 0,2 мм, связана с цилиндрическим корпусом, а вторая половина — с валом привода любого из мостов, или с одной полуосью. Герметичный цилиндрический корпус примерно на 75 — 90% заполнен силиконовой жидкостью, которая в данном случае, выполняет роль связывающего звена между дисками. Силиконовая жидкость, обладает высокой кинематической вязкостью. Если обычные жидкости при нагревании уменьшают свою вязкость, то эта, наоборот, становилась более густой, вплоть до состояния твердого тела.
При движении автомобиля по поверхности дороги с одинаковым коэффициентом сцепления всех колес, последние вращаются с одинаковой угловой скоростью. При этом, диски муфты вращаются одинаково, не влияя друг на друга.
Но если одно из колес, или колеса одного моста попадают на поверхность дороги с меньшим коэффициентом сцепления (грязь, гололед) и они, а это значит что и диски муфты начинают вращаться с различной угловой скоростью. Включается в работу вискомуфта, она блокирует вращение этих дисков.
Процесс происходит следующим образом: во время работы муфты нагревается силиконовая жидкость. И чем больше разность вращения дисков, тем больше заполняется этой жидкостью объем муфты, что в свою очередь увеличивает трение между дисками устройства. Благодаря чему пропорционально меняется передача крутящего момента в зависимости от разницы вращения колес, то есть достигается необходимая степень блокировки.
Принцип действия вязкостной муфты
Принцип действия вязкостной муфты заключается в изменении количества оборотов вентилятора, в зависимости от величины температуры потока воздуха после прохождения им радиатора. Вязкостная муфта вентилятора существенно повышает эффективность системы охлаждения, за счет более эффективного использования производительности крыльчатки вентилятора. Муфта задает вентилятору оптимальное число оборотов, что позволяет эффективно работать всей системе регулирования воздуха. Это помогает прогревать холодный двигатель, и поддерживает нужный тепловой режим двигателя в эксплуатационных пределах. Режим работы вентилятора изменяется плавно, что повышает износоустойчивость не только ремней привода вентилятора, но и других деталей узла. Во время работы муфты между деталями не происходит трения, что существенно увеличивает срок службы вязкостной муфты.
Применение вязкостной муфты вентилятора означает, что:
- Ресурс двигателя увеличивается, а потери мощности двигателя уменьшаются
- Уменьшение расхода топлива
- Практически бесшумная работа вязкостной муфты
- Существенно снижена трудоёмкость замены ремней привода генератора и пневмокомпрессора
- За счёт плавного хода увеличен ресурс ремней привода вентилятора
- Низкая стоимость всего комплекта переоборудования при высоком качестве продукции
Такое устройство работает в автономном режиме, используя принцип изменения вязкости рабочей жидкости муфты.
Вязкостная муфта работает в зависимости от температуры воздуха после радиатора системы охлаждения двигателя. Она регулируется биметаллической термопластиной, то есть включается при 61°C — 67°C, когда температуре тосола достигает 84°C — 92°C.
Большинство моделей с продольным расположением силового агрегата, обычно оснащается вентилятором на ременном приводе, совмещенным с насосом охлаждающей жидкости. Если бы при этом крыльчатка вентилятора была жестко соединена с приводным шкивом, и частота его вращения была бы прямо пропорциональна оборотам коленчатого вала, то такое охлаждение не было бы эффективным, особенно при больших оборотах и низкой температуре воздуха. Поэтому, между шкивом и крыльчаткой, устанавливается вязкостная муфта, которая регулирует интенсивность потока проходящего воздуха, проходящего через радиатор.
На двигателе КамАЗ устанавливают девятилопастной вентилятор, диаметром 710 мм. Материал, из которого он изготовлен -стеклонаполненный полиамид, ступица вентилятора, изготовлена из металла.
Для привода такого вентилятора применяется вязкостная муфта вентилятора камаз, которая крепится к ступице вентилятора.
Принцип работы вязкостной муфты камаз основан на изменении вязкости жидкости при трении в небольших зазорах между дисками муфты. В качестве рабочей жидкости применяется силиконовая жидкость с высокой вязкостью.
Такая муфта, по своей конструкции – неразборная, и поэтому не нуждается в техническом обслуживании во время эксплуатации.
Вязкостная муфта вентилятора камаз включается биметаллической спиралью, при достижении температуры воздуха после радиатора до 61° С — 67° С.
Вентилятор установлен в неподвижной кольцевой обечайке, которая жестко прикреплена к двигателю. Обечайка вентилятора и его кожух, способствуют увеличению расхода потока воздуха, который нагнетается вентилятором через радиатор.
В последнее время все больше популярности обретают кроссоверы, или так называемые паркетники. Эти автомобили отличаются от настоящих внедорожников не только отсутствием несущей рамы (здесь эту функцию выполняет кузов), но и «нечестным» полным приводом с электронными блокировками. Причем подключается он автоматически. Чтобы связать между собой две оси, используется вискомуфта. Что это за элемент, знает далеко не каждый автомобилист. В сегодняшней статье мы рассмотрим данный механизм подробней.
Ремонт муфты включения
Как бы правильно и грамотно водитель не эксплуатировал свой авто, муфта включения полного привода все же может выйти из строя. Дилерские центры меняют муфту в сборе, так как найти запчасти очень проблематично. Самая распространенная поломка это заклинивание муфты во включенном состоянии. Происходит это чаще из-за перегрева.
При ремонте нужно разобрать механизм, осмотреть визуально на предмет износа все детали. Если детали в удовлетворительном состоянии, все тщательно промыть и продуть сжатым воздухом. Проверить подшипник на наличие люфта и шума при вращении руками. Если подшипник имеет люфт, шумит при вращении, его следует заменить. Аналог можно подобрать по размерам.
При большом пробеге авто желательно поменять сальники. Срок их службы довольно приличный, но все же не стоит рисковать. Сальники можно подобрать по размеру и маркировке. Уплотнительное кольцо крышки муфты поменять обязательно, при установке смазать и следить, чтоб не задрало края.
То же самое относится и к внутреннему сальнику, который устанавливается со стороны ГП. Перед установкой крышки залить новое масло. Собранную муфту вставить в корпус отрегулировать при этом зазор между подвижной пластиной и корпусом. Важно, чтоб при включении электромагнита, пластина не касалась корпуса муфты.
Еще одна часто встречающаяся поломка — это гул во время движения. Гудит обычно подшипник муфты. При его замене следует внимательно осмотреть все детали муфты на предмет износа. Масло желательно менять при каждой разборке, чтобы исключить попадание продуктов износа в механизм.
А еще интересно: Как работает полный привод в Дастере — Dustershop77
Редко выходит из строя обмотка электромагнита. Проверить ее работу возможно прямо на авто. На контакты разъема подать напряжение 12 V, при этом должен быть слышен щелчок. А если взяться рукой за муфту, то в момент включения можно ощутить чуть заметный стук внутри муфты. Это говорит об исправности электромагнита.
Муфты включения полного привода Hyundai Tucson и KIA Sportage идентичны. Отличаются только внешним корпусом в зависимости от года выпуска автомобиля. Так же различаются каталожными номерами. При поломке подлежит замене полностью. Но при желании муфту возможно починить своими силами и с меньшими затратами. Самым актуальным вопросом при самостоятельном ремонте будет поиск запчастей.
Хороших дорог и удачи в ремонте!
Устройство и принцип работы
Работает вязкостная муфта по принципу гидротрансформатора, что у АКПП. В обеих случаях крутящий момент передается посредством жидкости. Однако устроена муфта немного иначе, нежели гидротрансформатор. Она являет собой герметичный замкнутый корпус. Внутри него вращаются ведущие и ведомые крыльчатки (две турбины). Когда валы колес вращаются синхронно, состав внутри находится в жидком состоянии. Как только одна ось забуксовала, крутящий момент одной турбины передается на другую. Жидкость перемешивается и становится твердой. Таким образом, передача крутящего момента на ось возобновляется. Как только автомобиль преодолел препятствие, перемешивание прекращается. Крутящий момент снова передается на одну ось.
Но это не единая схема устройства вязкостной муфты. Некоторые вместо турбин имеют ведущие и ведомые фрикционные диски (см. фото ниже).
Работают они по такому же принципу. Внутри тоже заливается дилатантная жидкость. Когда валы вращаются с разной скоростью, она перемешивается и становится плотной (при этом расширяется). Так, крутящий момент выравнивается, и оба колеса (спереди и сзади) вращаются одинаково. За счет расширения жидкости ведомый и ведущий диски прижимаются друг к другу.
Как видите, устройство механизма довольно простое. Элемент служит достаточно долго, поэтому ремонт вискомуфты может понадобиться нескоро.
Где используется?
Существуют два основных направления, где используется вискомуфта. Что это за сферы? Ниже мы их рассмотрим:
- Система охлаждения. Вязкостная муфта используется для принудительного охлаждения радиатора. Механизм устанавливается на шток и приводится в движение от коленчатого вала при помощи ременной передачи. Сверху на деталь устанавливают многолопастной вентилятор. Как это работает? Чем сильнее вращается шкив, тем быстрее жидкость густеет в муфте. Таким образом, на средних и высоких оборотах радиатор двигателя охлаждается принудительно. С падением оборотов теплообменник охлаждается естественным путем. Вентилятор прекращает свою работу. Сейчас такой способ охлаждения практически не используется. Вязкостную муфту заменили электрические вентиляторы. Они приводятся в действие от датчика температуры двигателя. Элемент не связан с коленчатым валом двигателя и является более технологичным.
- Подключение полного привода. И если в первом случае проблему можно было решить электроникой, то передать крутящий момент на вторую ось таким образом не удастся. Поэтому основная сфера применения вязкостной муфты — это кроссоверы.
Преимущества
Какие плюсы есть у данного механизма? Рассмотрим несколько из них:
- Простота конструкции. В устройстве имеется жидкость и две турбины (либо диски), плотно закрытые в корпусе.
- Прочность. Корпус в муфте способен выдержать давление до 20 атмосфер. Поэтому не стоит бояться за то, что жидкость однажды вытечет извне.
- Практичность. Может работать как на грунтовой дороге, так и на асфальте (например, если вы трогаетесь с пробуксовкой). Не требует наличия электроники. Подключение и отключение привода происходят в автоматическом режиме.
Недостатки
Несмотря на столь существенные преимущества, стоит отметить недостатки вязкостной муфты:
- Низкая ремонтопригодность. В случае выхода из строя производится замена вискомуфты целиком на новую. Стоимость такой детали достаточно велика. Ремонт вискомуфты не выполняется.
- Малая эффективность полного привода. Оба колеса будут вращаться с одинаковой скоростью только тогда, когда автомобиль будет сильно буксовать. О жесткой межосевой блокировке здесь не может быть и речи.
- Невозможность принудительного подключения. Например, вам нужно пересечь брод. Для этого желательно иметь постоянный полный привод. Однако вязкостная муфта не даст вам этого сделать. Колеса будут вращаться в полной мере лишь после того, как вы забуксуете.
- Снижение дорожного просвета. Корпус механизма достаточно большой, что ставит под вопрос характеристики проходимости кроссовера.
- Малая стойкость к перегреву. Долго работать элемент в режиме полного привода не может (меняются свойства жидкости, изнашивается подшипник вискомуфты). В противном случае она выйдет из строя. Поэтому не стоит буксовать на бездорожье длительное время.
Основные неисправности Вискомуфт
Сразу же стоит отметить, что производители автомобилей, оборудованных вискомуфтами, указывают в технической документации, что этот узел не подлежит ремонту, и в случае перебоев в его работе он подлежит замене на новый.
Две основные неисправности, которые могут возникнуть при эксплуатации ВМ:
- Нарушение герметичности корпуса изделия, вследствие чего из него вытекает силиконовое масло. В этом случае вискомуфта просто перестает работать, и не «включает» режим временного полного привода или не блокирует дифференциал.
- Затвердение силиконовой жидкости и, как следствие, утрата своих «уникальных» свойств (это может произойти из-за частых перегревов агрегата, например, при постоянной езде по бездорожью). Приводит подобная неисправность к тому, что оба вала находятся в постоянном зацеплении. Но, элементы трансмиссии (редуктор ведущего моста, КПП и так далее) автомобилей с временно подключаемым полным приводом изначально не рассчитаны на такие постоянные повышенные нагрузки и могут быстро выйти из строя. Поэтому при первых признаках того, что жидкость «перешла» в твердое состояние, вискомуфту необходимо срочно заменить. Бездействие может привести к весьма дорогостоящему ремонту.
Снятие вискомуфты УАЗ своими руками
Давайте рассмотрим, как извлечь данную деталь вместе с вентилятором, на примере автомобилей Ульяновского автозавода. Итак, для удобства нужно снять радиатор и кожух вентилятора (жалюзи). Далее при помощи ключа на 12 откручиваются два крепежных болта шкива помпы. Обратите внимание: на гайке вязкостной муфты имеется левостороння резьба. Поэтому откручивать ее нужно по часовой стрелке, а закручивать — наоборот. После этого ключом на 32 откручивается гайка крепления муфты. Удерживайте шкив коленчатого вала от прокручивания. Если гайка идет с трудом, можно воспользоваться молотком. Аккуратно наносите удары по ключу в направлении отворачивания. Далее муфта успешно извлекается с вала насоса. Ключом на 13 откручиваются 4 крепежных винта Достаем механизм наружу и ставим новый.
Установка элемента производится в обратной последовательности. Стержни болтов вкручиваются на свое место при помощи плоскогубцев с тонкими губками. Далее ставится муфта, закручиваются «от руки» крепежные гайки. Заворачивать болт на самой муфте не нужно. Он самозатягивается при запуске двигателя.
Итак, мы выяснили, что собой представляет вискомуфта.
Устройство вискомуфты настолько же просто, насколько и гениально. Сложно поверить, что с момента ее изобретения прошло уже больше 100 лет. Широкое распространение она получила только спустя 50 лет, когда ее начали устанавливать на спорткары. Производители полноприводных автомобилей оценили принципиально новую систему, и с тех пор она широко используется в приводе внедорожников. Сегодня вискомуфта является элементом самоблокирующегося дифференциала и подключаемого полного привода.
Выбор нового устройства
Теперь давайте ответим на вопрос о том, как выбрать вискомуфту вентилятора охлаждения. Вести поиски проще всего в интернет-магазинах, поскольку здесь вы сможете если и не купить новое устройство, то хотя бы узнать код оригинала и коды всевозможных аналогов. О последних мы вскоре поговорим. Искать можно по:
- VIN-коду;
- Данным автомобиля. Речь идет о марке, модели, годе выпуска и параметрах двигателя. Обычно такой способ поиска является основным в интернет-магазинах автозапчастей.
Конечно, важным параметром поисков является производитель конечного продукта. Многие автолюбители вполне оправданно не доверяют продукции фирм-упаковщиков. В случае вязкостных муфт брать можно продукцию даже таких фирм, так как, по сути, выпускают ее ограниченное число компаний, которые одновременно являются поставщиками на конвейеры крупных автомобильных концернов и чью продукцию реализуют даже упаковщики
. Стоит обратить внимание на продукцию вот этих компаний:
- Behr-Hella (Германия);
- Nissens (Дания);
- Mobis (Южная Корея);
- Beru (Германия).
Весьма неплохие решения можно найти в каталогах фирм Meyle и Febi (Германия). Появившиеся относительно недавно польские и турецкие аналоги показали себя не так хорошо. Как правило, достойные производители вязкостных муфт одновременно выпускают и радиаторы, крепежные элементы и некоторые элементы трубопровода. Если вы уверены в каком-то производителе радиаторов, стоит поискать в его каталогах и нужную вам вязкостную муфту.
Что такое вискомуфта и для чего она нужна
Вязкостная муфта (так она официально называется) – это элемент трансмиссии, обеспечивающий передачу крутящего момента с одного вала на другой. Как правило, она используется как межосевой дифференциал, где может работать самостоятельно или в паре со свободным дифференциалом.
Устройство вискомуфты
«Рабочим телом» вискомуфты является жидкость с особыми качествами, поэтому в механизме почти отсутствует механическое трение. Работа вискомуфты не требует участия водителя, она срабатывает в нужное время сама, без какого-либо управления.
Задача вискомуфты – в автоматическом режиме синхронизировать скорость вращения валов на передней и задней оси. Она включается в работу, когда одно или оба колеса на одной оси вывешиваются (пробуксовывают), при этом резко возрастает скорость их вращения по отношению к другой оси. Работа вискомуфты заключается в выравнивании угловых скоростей за счет полной или частичной блокировки «проблемной» оси и передачи крутящего момента на ту, у которой лучше сцепление в поверхностью.
Поломки
При неправильной эксплуатации муфта не справляется с возросшей нагрузкой и выходит из строя. В автоматическом режиме на обмотку электромагнита подается непостоянное напряжение. Блок управления, в зависимости от условий, подает импульсный ток. Чем больше крутящий момент требуется передать, тем более длинные импульсы тока подаются на обмотку.
При этом узел, который сжимает второй пакет фрикционов, воспринимает переменные нагрузки и так же изнашивается. Второй пакет фрикционов исполняет роль демпфера, сглаживая резкие включения муфты за счет проскальзывания фрикционных дисков. Это необходимо для более долгой службы самого редуктора ГП.
Начинают «сопливить» сальники. Так же при повышении давления пакет фрикционов управления (который включается электромагнитом) сжимается без электричества, и муфта не выключается. В прямолинейном движении авто это почти не заметно. Но когда автомобиль поворачивает, пакеты фрикционных дисков не могут справиться с возросшей нагрузкой, диски начинают проскальзывать издавая при этом звук, похожий на скрежет. Происходит интенсивный износ обоих пакетов.
А еще интересно: Клиренс кроссоверов сравнительная таблица – ТОП-10 самых популярных и надежных кроссоверов в России на 2020 год. Это лучшие кроссоверы, которые выбирают наши водители
При очень большом нагреве возможно межвитковое замыкание в обмотке электромагнита. Если же водитель соблюдает все правила эксплуатации, достаточно следить за сальниками, чтобы избежать утечки масла. При утечке масла муфта останется без смазки и нагреется. Результат перегрева описан выше.
Применение вискомуфт
Вязкостная муфта отлично показала себя на внедорожниках, используемых для сложного рельефа. В качестве самоблокирующегося межосевого дифференциала она долгое время устанавливалась на автомобили повышенной проходимости. При этом практически никогда вискомуфта не использовалась в качестве осевого дифференциала, для этой цели применялись другие устройства.
Низкая цена и отличная надежность сделали вискомуфты востребованными у большинства любителей внедорожного спорта. И даже более современные виды трансмиссии не заставили поклонников отказаться от удобного и простого механизма.
Чтобы понять, для чего нужна эта деталь, надо вспомнить принцип работы подключаемого полного привода: он задействуется, когда начинаются проблемы.
Как проверить вискомуфту?
Чтобы выполнить проверку устройства, установите автомобиль на ровную площадку. Двигатель предварительно прогрейте. Руль поверните до упора в любую из сторон, тормоз отпустите.
Вискомуфта исправна, если автомобиль медленно движется без нажатия на педаль газа.
Неисправна, если машина не трогается с места без нажатия на педаль газа.
Есть радикальный способ проверки. Узел придется снять. Его кладут в емкость с кипятком. Затем нужно пробовать его крутить. Свободного вращения происходить не должно — оно будет свидетельствовать о поломке.
Проверку по косвенным признакам производят так:
- Попытайтесь прокрутить рукой холодный мотор. Лопасти должны вращаться с усилием, инерционного хода быть не должно.
- Во время запуска мотора движение его лопастей является синхронным с оборотами мотора. При этом слышится сильный шум, который полностью пропадает примерно через минуту.
- Прогрейте мотор. Возьмите газету и сверните ее в трубочку. Попытайтесь газетой остановить лопасти работающего мотора. Лопасти должны останавливаться с усилием.
Эти признаки свидетельствуют об исправности вязкостной муфты.
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:
- 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);
- 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;
- 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;
- 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.
Преимущества и недостатки, плюсы и минусы
Преимуществ у вискомуфты много:
- Очень простая конструкция, не требующая какой-либо настройки или доработки. Нет механического трения, а значит, и особого износа;
- Возможность сделать прочный герметичный корпус;
- Не требует регулярного ТО: никаких доливов масла, отслеживания уровня жидкости и т.д. Вискомуфта работает очень долго;
- При поломке легко заменить: стоимость ее невысокая и сама работа не слишком сложная.
Однако есть и недостатки, которые заставили современных автопроизводителей отказаться от использования вискомуфты в пользу новой муфты Халдекс:
- Невозможно блокировать ее вручную. Это довольно неприятная ситуация для джиперов, привыкших к полной управляемости своих автомобилей;
- Как следствие – невозможность контроля привода;
- Автоматическая блокировка не 100%. Это объясняется свойствами жидкости: чтобы она наглухо заблокировала одну ось, разница в скорости вращения должна быть довольно большой. В реальных условиях это не всегда так, а значит, часть мощности двигателя расходуется впустую;
- Сравнительно медленное срабатывание. Даже доли секунды на дороге имеют важное значение;
- Несовместимость с системой ABS, а это уже серьезно. Причем настолько, что вискомуфты начали уходить в прошлое в основном именно по этой причине;
- Перегрев при длительной активной работе;
- Муфты для мощных автомобилей слишком сильно выступают под днищем из-за своих размеров. Уменьшается фактический клиренс, появляется слабое место.
В целом, вискомуфта прекрасно показала себя в свое время. Для автомобилей, не напичканных электроникой от колес до крыши, такое устройство действительно было удобным и функциональным. Сегодня вискомуфты почти никто не ставит на новые внедорожники. Конструкторы отдали предпочтение муфте Haldex с электронным управлением. Она отлично работает вместе с АБС, срабатывает мгновенно и вообще является более современным и технологичным устройством.
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.
Не очень полный привод: муфта или дифференциал?
Цена безопасности
Как-то так сложилось, что подключаемый полный привод считается решением не особенно надежным, не способным к передаче большого момента и вообще паллиативным, связанным с экономией средств. Причем уверены в этом 9 из 10 моих знакомых, которые о машинах знают вовсе не понаслышке. Но согласитесь: слова «экономия» и «дешевле» звучит как-то странно, если речь идет о новейших Х5, Х6 и Cayenne, ну или про «скромную» 550Xi или Panamera. Видимо, причина совсем в другом — вряд ли можно столько «наэкономить» на банальном межосевом дифференциале.
Если бы дифференциалы были настолько дороги, то вместо межколесного, наверное, тоже применяли бы что-то другое? И широко известный Torsen явно стоит не миллионы. Да, дело не в цене самого дифференциала. Сюрпризы преподнесли выявленные нюансы в настройке управляемости и работы различных электронных «помощников»: ABS, ESP и прочих систем повышения активной безопасности. И всё это оттого, что требования к активной безопасности машин сильно выросли за последние десятилетия, и управляемость даже простеньких машин находится на уровне, который и не снился спорткарам восьмидесятых.
Чем хорош постоянный полный привод? Тем, что крутящий момент присутствует на всех колесах постоянно, распределяясь по определенным правилам, жестко заданным устройством механизма. Напрямую задать распределение невозможно, но есть другие способы «научить» машину делать то, что нужно. Например, внедрением блокировки, использованием тормозных механизмов или чем-то ещё.
Кажется, что особой нужды в подобных «тонкостях» на дорогах с твердым покрытием нет, ведь ездили же Audi Quattro, Alfa 155, Lancia Delta Integrale… В любой книге в описании конструкций полного привода обязательно сказано, что уменьшение крутящего момента на колесах за счет его распределения на все четыре колеса позволяет увеличить боковую составляющую нагрузки, а значит, быстрее проходить повороты. Вдобавок можно реализовать тягу двигателя на любом покрытии. К тому же дифференциал – штука надежная, его не так уж легко сломать, делают их с запасом, ресурс у дифференциала очень высокий. В общем, сплошные плюсы.
1 / 3
2 / 3
3 / 3
К сожалению, очень быстро нашлись и минусы. Любое изменение тяги на полноприводной машине вызывает перераспределение массы по осям и колесам, а сложная трансмиссия следом распределяет и момент. Доля момента достанется всем четырём колёсам, но её количество будет зависеть от многих факторов. От сцепления каждого из колес, от массы деталей трансмиссии, от потерь на трение в узлах и так далее. В итоге получается, что предсказать, как именно изменится тяга на каждой из осей, сложно. Учитывая еще и постоянное изменение нагрузки, изменения в углах увода передней и задней оси становятся практически непредсказуемыми. Только очень опытный водитель может чувствовать все нюансы реакции машины на управляющие действия и быть готовым к любому развитию событий. Из этой ситуации пришлось искать выход.
Как это сделано?
Стабильность машины можно увеличить специальными конструктивными мерами. Например, увеличив момент инерции вокруг вертикальной оси, распределив нагрузку в пользу одной из осей таким образом, чтобы она постоянно на одной была больше, чем на другой, изменив толщину покрышек или углы установки. Ничего не напоминает? Конечно же, автомобили Audi. На них постоянный полный привод стал привычным и имел как минимум несколько особенностей из этого списка.
На фото: Audi A6 Allroad 3,0 TDI quattro ‘2012–14
Расположенный перед осью мотор обеспечивал большой момент инерции вокруг вертикальной оси и гарантированно высокую загрузку передней оси. Многорычажная передняя подвеска обеспечивает наилучшее сцепление именно на передней оси в широких диапазонах нагрузки.
На Porsche 911 Carrera4 аналогичная схема привода просто «перевернута» на 180 градусов, а особенности компоновки те же. А вот на машинах других марок эта схема как-то не прижилась – исключение составляют только редкие машины для «гонщиков» и небольшое количество кроссоверов.
На фото: Porsche 911 Carrera 4 Coupe ‘2015–н.в.
У Subaru схема полного привода и компоновка почти совпадают с таковой у Audi, за исключением более простых подвесок и более компактного мотора. Вместе с тем за счет меньших размеров и меньшей перегрузки передней оси управляемость куда более «спортивная».
Mitsubishi, Lancia и Alfa Romeo даже и вспоминать не стоит: их компоновка с поперечным мотором, да еще на очень компактных авто изначально не предназначалась неподготовленным водителям.
На фото: Под капотом Alfa Romeo 156 ‘2002–03
Получается, если не принимать специальных конструктивных мер, машина с постоянным полным приводом обладает сложной управляемостью. Она может демонстрировать повадки то переднеприводного, то заднеприводного автомобиля в зависимости от тяги, нагрузки и еще тысячи причин. Для получения приемлемого для серийной машины результата на доводку управляемости придется затратить солидные усилия, ведь среднестатистический водитель подобных сюрпризов не любит, ему нужна однозначность в поведении. Конечно, ее можно получить, установив сложные электронные системы контроля устойчивости, но это сложный и дорогой способ. Куда легче будет упростить схему трансмиссии, установив муфту, подключающую вторую ось только в случае необходимости. Конечно, без электроники всё равно не обойтись, но в случае переднеприводной машины с поперечным расположением мотора трансмиссия станет на порядок проще. Например, вместо очень сложной и тяжелой раздаточной коробки можно обойтись простым угловым редуктором.
Статьи / Кроссовер Toyota RAV 4 XA20 с пробегом: кузов цел только снаружи, а подшипники боятся оффроуда Скажу сразу: популярность этой модели для меня остаётся загадкой. Я не очень люблю «серые» машины и точно знаю, что в свое время были более универсальные, более драйверские и более проходим… 19629 3 3 25.04.2017
На машинах с продольным расположением двигателя и классической компоновкой преимуществ установки муфты чуть меньше. В массе значительного выигрыша получить не выйдет, но зато переднюю ось можно почти не подключать, избавившись от рывков тяги на рулевом управлении. И ещё можно снизить расход топлива, что для серийного автомобиля тоже немаловажно.
Подключать или не подключать?
Не так уж сложен постоянный полный привод, и не так уж он дорог. И первые поколения кроссоверов не случайно часто оснащали постоянным полным приводом. Да что там кроссоверы – вспомните нашу Ниву, которая получилась дешёвой и сердитой одновременно.
Для изначально переднеприводных машин действительно проще и дешевле оказалось сделать привод подключаемым. Разница в массе в 50 кг – это уже очень серьезно, а преимущества однозначной управляемости и возможности легкой настройки систем АБС существенно снижали цену «доводки» модели.
Применяемые поначалу для подключения задней оси вискомуфты оказались не лучшим выбором, и их быстро сменили на электронно-управляемые конструкции. Правда, некоторые производители, например, Honda, держались за свои специфические способы подключения полного привода (речь идёт о Dual-Pump-System). Но после массового внедрения даже простейших систем с управляемым подключением стало очевидным, что такого привода вполне хватает абсолютному большинству водителей. Причем хватает даже в случае мощных машин и повышенных требований к управляемости и проходимости.
Недостатки у системы подключаемого полного привода тоже имеются. В первую очередь они связаны с тем, что тут есть много узлов, которые дорого стоят. Поэтому их постоянно пытаются сделать подешевле и попроще. Результаты, правда, не всегда радуют.
Например, муфта может держать не весь крутящий момент мотора на первой передаче, а лишь его часть, или держать момент только ограниченное время. Она может не давать возможности работы с пробуксовкой, а скорость подключения – не регулироваться или регулироваться слишком грубо. Муфта может быть не рассчитана на длительную работу, в результате чего под нагрузкой частенько перегревается.
Электроника, обслуживающая систему подключения, тоже может быть упрощена. В этом случае алгоритмы иногда не учитывают часть режимов движения, снижая простоту безопасной управляемости.
В конце концов, у муфты всегда есть изнашиваемые узлы – например, сами сцепления, а зачастую еще и узлы гидропривода или электрики.
И всё же по мере снижения себестоимости электроники и применения подобных систем на всё более дорогих машинах качество такого механизма подключения неуклонно повышается. Хотя в целом муфта всё еще намного дороже простого дифференциала, и попытки сделать её ещё дешевле не прекращаются.
Отмечу, что есть такие конструкции подключения, эффективность работы которых превосходит все системы постоянного полного привода. К ним можно отнести почти все последние поколения полноприводных трансмиссий с изменяемым вектором тяги на Subaru и Mitsubishi и на премиальных немецких авто. Они дают возможность напрямую управлять крутящим моментом на одном или нескольких колесах на выбор. Это позволяет создавать автомобили с идеальной управляемостью и фантастическими возможностями. За рулем такой машины любая кривая на любом покрытии будет «прописана» почти идеально, причем с минимальными затратами усилий со стороны водителя. К сожалению, это сложные и дорогие системы, которые нацелены на получение фантастических показателей на гоночных трассах. И сконструированы они без оглядки на стоимость эксплуатации.
Не стоит пугаться и более простых систем. Например, куда более массовые авто наделяют отличной управляемостью и проходимостью муфты Haldex нескольких последних поколений. Младшие модели Land Rover, Range Rover, VW, Audi, Seat и Volvo широко используют конструкции этого бренда. И в эксплуатации подобные системы зарекомендовали себя достаточно надежными.
Полноприводные машины BMW получают и отличную проходимость, и безупречное поведение на асфальте. С тех пор как постоянный полный привод на Е53 заменили на подключаемый, систему непрерывно совершенствуют, и результаты прогресса впечатляют. Даже надежность смогли повысить до вполне приемлемого уровня.
Сегодня даже очень недорогие системы с чисто электрическим приводом от азиатских брендов не пасуют на бездорожье, да и на шоссе машины с ними радуют отличным поведением.
Что будет дальше?
Еще десяток лет – и кроме джиперов о постоянном полном приводе мало кто вспомнит. А по мере вытеснения машин с ДВС электромобилями сложные трансмиссии вымрут сами по себе, как мамонты. И боюсь, всем пора пересмотреть свое отношение к постоянному полному приводу. Это не дорогое и не элитное решение, а всего лишь не особенно востребованная технология из середины восьмидесятых. Из того времени, когда возможности моторов намного опередили возможности шин и электроники. Тогда-то и появилась легенда о самом полном и постоянном приводе. Которая, правда, здравствует и поныне.
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.
Достоинства и недостатки
Среди достоинств ВМ следует отметить:
- Простоту конструкции. Действительно, автоматическое включение узла в работу происходит без использования каких-либо специальных датчиков (измеряющих скорость вращения колес) или электронного блока управления.
- Невысокую стоимость.
- Долговечность. При соблюдении правил эксплуатации, рекомендованных производителем, срок службы вязкостной муфты рассчитан на весь период «жизни» автомобиля.
- Отсутствие необходимости периодического технического обслуживания.
- Высокую прочность корпуса. Его конструкция может выдерживать давление даже в 15÷20 атм (увеличение происходит из-за нагрева и расширения жидкости).
А теперь о недостатках:
- Инерционность срабатывания. Прежде, чем вискомуфта автоматически «подключит» в работу полный привод, проходит определенное (хотя и незначительное) время, необходимое для увеличения вязкости силиконовой жидкости и «зацепления» валов.
- Ремонтопригодность (а вернее ее отсутствие). Изделие является одноразовым и при поломке подлежит замене.
- Зависимость эффективности работы подключаемого полного привода от интенсивности пробуксовки ведущих колес.
- Невозможность непрерывной длительной эксплуатации в условиях бездорожья.
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 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.
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
Принцип работы вискомуфты
Что такое вискомуфта? Если расшифровать название вискомуфта, то окажется, что в его основе лежит словосочетание «вязкостная муфта».
В принципе, оно и объясняет всю суть вискомуфты – специальная вязкая жидкость, наполняющая агрегат, является тем самым звеном, которое и передаёт крутящий момент от одного вала другому, сами же они механически не связаны.
У этой жидкости есть одно интересное свойство – она начинает густеть, когда активно перемешивается, благодаря чему происходит изменение передачи крутящего момента между валами.
Вискомуфта стала активно использоваться автомобильными инженерами для создания автоматических межосевых блокировок у полноприводных машин. Подробнее конструкцию и принцип работы вискомуфты рассмотрим далее, а пока заглянем в прошлое.
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
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.
А еще интересно: Внедорожники Isuzu в Москве: модельный ряд — комплектации и цены 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.
