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.
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 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.
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 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.
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.
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.
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 ‘2012–14Расположенный 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.
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 ‘2002–03Получается, 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.
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.
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.
Полный привод: постоянный и подключаемый. Как устроен и в чём разница?
Минусы:
- сложность по сравнению с жестко подключаемым приводом;
- большая масса;
- сложность настройки управляемости;
- повышенный расход топлива.
Первое, что приходит в голову, когда есть задача передать крутящий момент на две оси, — это жестко подсоединить их к раздатке железными трубами. Но вот незадача: при прохождении поворотов колеса автомобиля проходят разные пути.
Если жестко соединить оси, то какие-то колеса будут ехать, а какие-то — пробуксовывать. В грязи, когда покрытие мягкое, это нестрашно. Во времена Второй мировой, скажем, легендарные «Виллисы» спокойно ездили с жестко соединенными осями, потому как эксплуатировались исключительно на бездорожье. А вот если покрытие твердое, то эти пробуксовки будут порождать крутильные колебания и медленно, но верно разрушать трансмиссию.
Поэтому в раздаточной коробке автомобилей с постоянным полным приводом располагается межосевой дифференциал — механизм, который распределяет мощность между осями и позволяет им вращаться с разной скоростью. И если какое-то колесо замедляется, то обороты другого увеличиваются, но настолько же падает и крутящий момент на нем.
Все это здорово, пока мы едем по асфальту, а что делать, если задней осью мы застряли в луже? На передних колесах, которые будут стоять на твердой поверхности, будет момент но не будет оборотов, зато задние будут вращаться очень быстро, но момент на них будет маленьким.
Маленькой будет и мощность на заднем колесе и ровно такую же мощность дифференциал подаст на передок. Буксовать в таком случае можно хоть целую вечность — все равно не сдвинешься.
Для таких случаев дифференциал снабжают блокировкой — когда она включена, обороты на всех колесах одинаковые, а момент зависит только от сцепления колес с дорогой.
За счет наличия дополнительных узлов (дифференциала и блокировки) вся система получается достаточно тяжелой и сложной. Кроме того, постоянная передача момента на все колеса увеличивает потери энергии, а значит, ухудшает динамику и увеличивает расход топлива.
Постоянный полный привод в автомобилестроении до сих пор используется, хотя в последнее время эту систему постепенно вытесняет полный привод по требованию, о котором речь пойдет дальше.
Жестко подключаемый (Part-time)
Принцип работы вискомуфты вентилятора охлаждения, проверка, замена и ремонт
Охлаждение двигателя автомобиля потоком набегающего воздуха действует далеко не всегда, поэтому все они снабжены вентиляторами принудительного обдува.
На это надо затратить определённую мощность, причём желательно в регулируемом режиме. Постоянное продувание воздуха через радиаторы с максимальной производительностью не всегда требуется и ведёт к значительному перерасходу топлива. Электрический вентилятор достаточно просто отключать, когда в нём нет необходимости, а вот с механическим потребуется дополнительное устройство между приводом и крыльчаткой.
Содержание статьи:
Предназначение вискомуфты
С ростом температуры двигателя открывается клапан термостата, и горячая жидкость начинает поступать в радиатор. Последний охлаждается встречным воздухом при движении автомобиля, температура антифриза падает, и он в охлаждённом состоянии возвращается в рубашки головки и блока.
Это интересно: Что такое компрессия, детонация двигателя и на что она влияет
Когда скорость автомобиля мала или вообще отсутствует на остановках с работающим двигателем, радиатор не продувается и мотор начинает перегреваться.
Необходимо запустить во вращение крыльчатку вентилятора, до того медленно вращавшуюся и не расходовавшую лишнюю энергию. Для этого и предназначена вискомуфта вентилятора.
Она должна почувствовать критический рост температуры и восстановить механическую связь между своим приводным шкивом и крыльчаткой.
Принцип работы
Работа муфты основана на применении специальной жидкости, изменяющей свою вязкость при увеличении внутреннего трения. Если перемешивание её незначительно, то вязкость мала и наоборот, при быстром относительном перемещении её слоёв свойства становятся близкими к гелю и даже твёрдому телу.
Если подобное вещество расположить в небольшом промежутке между двумя дисками, то передача крутящего момента с одного из них на другой будет зависеть от отношения скоростей их вращения.
Связав один из них со шкивом, а второй с крыльчаткой, можно получить муфту, которая заставит вращаться крыльчатку со скоростью, зависящей от количества жидкости между дисками и расстояния между ними.
Чем меньше расстояние, тем сильнее жидкость увеличивает вязкость и тем лучше передаётся энергия вращения.
Устройство вискомуфты вентилятора охлаждения
Реализуется эта относительно простая идея различными способами.
- можно изменять расстояние между дисками, но это не всегда удобно с конструктивной точки зрения, хотя и такой способ используется в некоторых устройствах, обычно при этом задействуется не одна пара дисков, а целый пакет;
- подачу жидкости в зазор можно регулировать электромагнитным клапаном, управляемым от температурного датчика через реле и запускающим поток в обход зазора или непосредственно в пространство между дисками, так и сделано на некоторых грузовиках, где крыльчатки требуют подвода значительной мощности;
- способом попроще будет использование механических термочувствительных элементов спирального типа, металлическая спираль из специального материала с высоким коэффициентом теплового расширения имеет значительную длину при небольших внешних габаритах, нагреваясь, поворачивает золотниковый клапан, направляющий жидкость в рабочий зазор;
- еще проще устроено управление при помощи биметаллической пластины, которая изгибается при нагреве, надавливая на пластину клапана, открывающего перфорацию на одном из дисков, после чего через него начинают поступать дополнительные порции вискожидкости.
На автомобилях использованы различные конструкции, но есть и много общего:
- ротор муфты связан со шкивом, расположенным на корпусе водяного насоса или на отдельном кронштейне;
- в конструкции имеются подшипники, на которых вращается шкив и проскальзывает статор относительно ротора;
- в корпус статора заливается строго определённое количество специальной силиконовой жидкости;
- на статоре выполняется оребрение для лучшего теплообмена, и к нему же болтами прикреплена крыльчатка обдува радиатора.
Масло заливается на весь срок службы, а его сохранность обеспечивается кольцевым уплотнением.
Роль силиконового масла
Состав масла выполнен таким, чтобы придать продукту так называемые неньютоновские свойства. Обычные жидкости не меняют свою вязкость от скорости перемещения микрослоёв внутри. Здесь же вязкость резко растёт, что и обеспечивает увеличение жидкостного трения между дисками.
При низкой температуре масло отбрасывается центробежными силами из зазора, для чего на дисках иногда делаются направляющие насечки.
Диски вращаются свободно, и передачи энергии на крыльчатку почти нет. Если же клапаны открываются термочувствительными элементами, то масло начинает заполнять зазор, увеличивать вязкость и передавать вращение на ведомый диск, связанный через корпус с крыльчаткой.
Читайте также: Как проверить помпу двигателя автомобиля без снятия
Для увеличения поверхностей трения на дисках выполняются кольцевые канавки, входящие одна в другую, так масло используется максимально эффективно при тех же габаритах.
Температурная зависимость вязкости у масла мала, что позволяет муфте нормально работать и при низких температурах. Низкокачественные масла без силикона в таких условиях передавали бы вращение постоянно, ещё более охлаждая двигатель.
Проверка вискомуфты на работоспособность
Первым симптомом нормальной работы муфты будет её кратковременное включение при первом запуске холодного мотора.
Это связано с тем, что во время стоянки жидкость стекла в зазор и ещё не выбросилась в резервуар корпуса.
Затем характерный звук работающих лопастей крыльчатки пропадёт, скорость её уменьшится, хотя и не до нуля.
При таком холостом ходе вентилятора его даже можно остановить любым мягким предметом, обычно демонстрируют свёрнутую газету, резиновый шланг или пластиковую бутылку. Ни в коем случае не стоит пытаться это делать руками.
По мере прогрева радиатора клапаны открываются, и вентилятор начинает работать на полную мощь. Его обороты растут при прогазовках практически сразу за двигателем, а остановить его уже не получается. Это и будет признаком нормальной работы муфты.
Замена вискомуфты на примере Ауди А6 С5
На этих автомобилях вентилятор с муфтой и шкивом установлен на отдельной цапфе и приводится в движение вспомогательным ремнём.
Ротор муфты прикручен непосредственно на резьбу втулки шкива.
Для замены не потребуется много времени:
- поскольку удержать шкив за ремень не получится, то придётся специальным приспособлением зафиксировать его через имеющиеся отверстия, оно достаточно легко изготавливается из полоски железа и двух болтиков с гайкам по месту, а можно попытаться обойтись и Г-образным шестигранником из набора;
- зафиксировав шкив, рожковым ключом на 32 мм отворачивается гайка ротора, следует помнить, что там левая резьба и вращать надо по часовой стрелке на откручивание;
- отвернув ротор, можно извлечь крыльчатку в сборе с муфтой и рассоединить их, отвернув четыре болта.
Новая муфта устанавливается в обратном порядке, после чего её можно проверить как указано выше, хотя у полностью новых изделий сопротивление вращению значительное даже в холодном состоянии.
Можно ли отремонтировать вентилятор охлаждения
Муфта служит очень долго, ломаться и изнашиваться там особо нечему. После окончания срока службы она меняется на новую, поскольку надёжность системы охлаждения всегда должна быть на высоте, слишком дорого обходятся последствия. Но умельцы пробуют чинить вискомуфты, заменяя в них жидкость.
Процедура достаточно простая, надо только аккуратно просверлить отверстия в корпусе для замены масла и подготовить для них надёжные заглушки.
Сложности в другом – очень трудно точно подобрать жидкость нужной вязкости и определить точное её количество. Иначе муфта нормально работать не будет, но опыт в сети уже имеется, при желании с ним несложно ознакомиться, памятуя, что все муфты разные, важны данные на конкретную модель автомобиля и двигателя.
Вискомуфта: принцип действия и устройство
Сейчас большую популярность на авторынке получили кроссоверы. У них есть как полный, так и одинарный привод. Он связан с таким устройством, как вискомуфта. Принцип работы агрегата — далее в этой статье.
Характеристика
Итак, что это за элемент? Вискомуфта — это автоматический механизм для передачи крутящего момента через специальные жидкости. Следует отметить, что принцип работы вискомуфты с полным приводом и вентилятором одинаков.
Таким образом, крутящий момент на оба элемента передается с помощью рабочей жидкости. Ниже мы рассмотрим, что это такое.Что внутри?
Внутри картера сцепления на силиконовой основе. Обладает особыми свойствами. Если его не вращать и не нагревать, он остается в жидком состоянии. Как только приходит энергия крутящего момента, он расширяется и становится очень плотным. При повышении температуры он выглядит как застывший клей. Как только температура падает, вещество становится жидким.
Кстати, заправлен на весь период эксплуатации.
Как это работает?
Что за изделие называется «вискомуфта», принцип действия? По алгоритму действий аналогичен гидротрансформатору автоматической коробки. Здесь крутящий момент тоже передается жидкостью (но только трансмиссионным маслом). Есть две разновидности вискомуфт. Ниже мы их рассмотрим.
Первый тип: рабочее колесо
Включает металлический корпус. Принцип вязкостной муфты (включая вентилятор охлаждения) заключается в работе двух турбинных колес.Они расположены друг напротив друга. Один находится на приводном валу, второй — на ведомом. Тело заполнено жидкостью на основе силикона.
Когда эти валы вращаются с одинаковой частотой, перемешивание композиции не происходит. Но как только происходит пробуксовка, температура внутри корпуса повышается. Жидкость становится гуще. Таким образом, рабочее колесо турбины входит в сцепление с осью. Подключается полный привод. Как только машина выезжает из бездорожья, скорость вращения крыльчаток восстанавливается.
С понижением температуры плотность жидкости уменьшается. В машине отключается полный привод.Второй тип: диск
Тут тоже закрытый корпус. Однако, в отличие от первого типа, на ведущем и ведомом валах имеется группа плоских дисков. Что это за принцип работы вискомуфта? Диски вращаются в силиконовой жидкости. При повышении температуры он расширяется и сжимает эти элементы.
Муфта начинает передавать крутящий момент на вторую ось. Это происходит только в том случае, когда машина заглохла и есть другая частота вращения колес (пока одни стоят, вторые глохнут).Оба типа не используют автоматические электронные системы. Устройство работает на энергии вращения. Поэтому вентилятор вискомуфта и полный привод отличается долгим сроком службы.Где это используется?
Для начала остановимся на элементе, который используется в системе охлаждения двигателя. Принцип вискомуфты вентилятора основан на работе коленчатого вала. Сама муфта прикреплена к штоку и имеет ременную передачу.
Чем выше частота вращения коленчатого вала, тем больше нагревается жидкость в сцеплении.Таким образом, соединение стало жестче, и элемент с вентилятором начал вращаться, охлаждая двигатель и радиатор.
Полный привод и вискомуфта
Принцип работы такой же, как у вентилятора.Однако деталь размещается не в моторном отсеке, а под днищем автомобиля. И, в отличие от первого типа, вискомуфта полный привод не теряет своей популярности.
Сейчас устанавливается на многие кроссоверы и внедорожники с отключаемым приводом. Некоторые используют электромеханические аналоги. Но они намного дороже и менее практичны. Среди достойных конкурентов стоит отметить механическую блокировку, которая есть на «Ниве» и «УАЗе».
Но в связи с урбанизацией производители отказались от нынешней блокировки, которая жестко соединяет обе оси и улучшает проходимость автомобиля.Водитель сам может выбрать, когда ему нужен полный привод. Если потребуется преодолеть бездорожье «внедорожник», он быстро застрянет и после пробуксовки заведет задний мост. Но выбраться из густой грязи ему не поможет.Преимущества
Рассмотрим положительные стороны вискомуфты:
- Простота конструкции. Внутри используется всего несколько рабочих колес или дисков. И все это активируется без электроники, путем физического расширения жидкости.
- Дешевизна. Благодаря простоте конструкции вискомуфта практически не влияет на стоимость автомобиля (если это касается варианта «полный привод»).
- Надежность. Муфта имеет прочный корпус, выдерживающий давление до 20 килограммов на квадратный сантиметр. Устанавливается на весь срок службы и не требует периодической замены рабочей жидкости.
- Может работать в любых дорожных условиях. Не скользит по грязи или при езде по снегу. Внешняя температура не имеет значения для нагрева рабочей жидкости.
Не скользит по грязи или при езде по снегу. Внешняя температура не имеет значения для нагрева рабочей жидкости.недостатки
Стоит отметить отсутствие ремонтопригодности. Вискомуфта установлена навсегда.
Вискомуфта | HowStuffWorks
Этот контент несовместим с этим устройством.
Вискомуфта часто используется в полноприводных автомобилях. Обычно он используется для связывания задних колес с передними колесами, чтобы, когда один комплект колес начал буксовать, крутящий момент передавался на другой комплект.
Вязкостная муфта имеет два набора пластин внутри герметичного корпуса, заполненного густой жидкостью, как показано ниже. К каждому выходному валу подсоединен один комплект пластин. В нормальных условиях оба набора пластин и вязкая жидкость вращаются с одинаковой скоростью. Когда один набор колес пытается вращаться быстрее, возможно, из-за того, что он скользит, набор пластин, соответствующий этим колесам, вращается быстрее, чем другой. Вязкая жидкость, застрявшая между пластинами, пытается догнать более быстрые диски, увлекая за собой более медленные.Это передает больший крутящий момент на медленно движущиеся колеса — колеса, которые не проскальзывают.
Объявление
При повороте автомобиля разница в скорости между колесами не так велика, как при буксовании одного колеса. Чем быстрее пластины вращаются относительно друг друга, тем больший крутящий момент передает вискомуфта. Муфта не мешает поворотам, потому что крутящий момент, передаваемый во время поворота, очень мал. Однако это также подчеркивает недостаток вязкостной муфты: передача крутящего момента не происходит, пока колесо не начнет проскальзывать.
Простой эксперимент с яйцом поможет объяснить поведение вязкой связи. Если вы поставите яйцо на кухонный стол, скорлупа и желток останутся неподвижными. Если вы внезапно закрутите яйцо, скорлупа на секунду будет двигаться быстрее, чем желток, но желток быстро догонит. Чтобы доказать, что желток вращается, как только вы начнете вращать яйцо, быстро остановите его, а затем отпустите — яйцо снова начнет вращаться (если оно не сварено вкрутую).
В этом эксперименте мы использовали трение между скорлупой и желтком, чтобы приложить силу к желтку, ускоряя его. Когда мы остановили скорлупу, это трение — между все еще движущимся желтком и скорлупой — приложило силу к скорлупе, заставив ее ускориться. В вязкой муфте сила прилагается между жидкостью и наборами пластин так же, как между желтком и скорлупой.
Для чего используется блок вязкой муфты в автомобилях с полным приводом?
Вискомуфта (VC) — трансмиссия
компонент, предназначенный для передачи и выравнивания крутящего момента от центра
ведущий вал к переднему дифференциалу и к передним колесам.В отличие от
гидравлической муфты и гидротрансформатора, VC использует другой рабочий
принцип: крутящий момент передается не через динамические свойства потока жидкости,
но благодаря вязким свойствам жидкости, заполняющей внутреннее пространство
узла вискомуфты. Этот агрегат используется как механизм автоматического
блокировка дифференциала.
Узел вискомуфты
История
ВК был изобретен в 1917 году американцем. Мелвин Северн, но тогда это не нашло применения.Только в 1964 году ВК впервые применялся как механизм автоматической блокировки межосевой дифференциал в автомобиле Interceptor FF производства британской компании Jensen. С середины 60-х годов прошлого века агрегаты ВК получили широкое распространение в самоблокирующихся крестовинах. дифференциалы устанавливаются на легковые автомобили AWD.
Устройство и работа
принцип
Блок VC состоит из множества плоских дисков
установлен внутри герметичного корпуса. В комплект дисков входит комплект привода.
диски, подключенные к ведущему валу, и набор ведомых дисков, подключенных к
ведомый вал.Поверхности дисков имеют неровности и отверстия. Пачка дисков есть
сформированы таким образом, что ведущий и ведомый диски ВК чередуются и находятся
расположены на небольшом расстоянии друг от друга.
Дилатантная жидкость на основе
силикон (кремнийорганическое вязкое вещество), заполняет внутреннее пространство
Жилье ВК. Эта жидкость имеет свойство загустевать при быстром перемешивании.
Кроме того, дилатантная жидкость имеет большой коэффициент расширения при нагревании; Это
увеличивает эффективность вязкой муфты, так как процесс смешения
дополнительное давление на слипшиеся диски VC (т.е.е. прижаться к каждому
другое за счет расширения жидкости) под действием нагретой жидкости.
Расчет вязкостного
Связь
в
постоянное движение ведущего и ведомого валов, диски ВК вращаются на
одинаковая скорость и частицы жидкости не смешиваются, не оказывая влияния на диск
пакет. Как только один из валов начинает вращаться быстрее другого
Во-первых, диски пакета ВК приходят в движение относительно друг друга.В
дилатантная жидкость, заполняющая корпус ВК, интенсивно перемешивается. Жидкость
вязкость, благодаря своим дилатантным свойствам, начинает постепенно увеличиваться.
Возникающие силы трения между частицами жидкости приводят к выравниванию скорости вращения.
дисков. Если разница скоростей очень велика, жидкость становится такой вязкой
что он приобретает свойства твердого вещества — ВК блокируется, и
крутящий момент, передаваемый с ведущего вала на ведомый через VC
пакет пластин, достигает своего максимального значения.
Вискомуфта
разборка
Применение вязкой жидкости
Связь
Вискомуфта применяется в основном в полноприводные трансмиссии легковых автомобилей, где ВК используется либо как дифференциал повышенного трения (LSD), или играет роль блокирующей муфты в дополнение к обычному дифференциалу.
Схема работы
блок вязкой муфты
Когда VC используется для обеспечения дифференциала вращения осей, следует понимать, что ВК отнюдь не дифференциал: он не разделяет крутящий момент и не разделяет потоки мощности.В В конструктивных решениях таких трансмиссий одна ось всегда жестко связана с двигатель, а другой подключен к дифференциалу через VC. В в штатных режимах работы ось, подключенная через ВК, обеспечивает около 5-10% вклада в общее тяговое усилие. В режимах кратковременного проскальзывания главной ведущей оси, VC позволяет передавать до 100% эффективного использованная мощность на активированную ось. Работа ВК в заблокированном режиме обычно имеет непродолжительный срок действия, так как длительная его блокировка приводит к перегреву и падение тягового усилия активированной оси до нуля.Несмотря на это недостаток, конструктивное решение с активированным мостом до сих пор используется во внедорожниках (обычно задний мост активирован).
Полезная информация о AWD
легковые автомобили
Когда VC используется для блокировки дифференциал, он соединяет два компонента дифференциала — либо картер дифференциала (водило) и одна солнечная шестерня или две солнечные шестерни (обе варианты идентичны по мощности).В случае одновременного проскальзывания обоих компонентов, ВК выравнивает их угловые скорости до полной блокировки дифференциала. Это конструктивное решение применено на межосевых дифференциалах. автомобилей Toyota Celica GT4 ST205, Subaru Impreza WRX GC8A и Alfa-Romeo 155Q4. Компания BorgWarner считается одним из ведущих производителей агрегатов ВК.
Плюсы и минусы вязкая муфта
В перечень преимуществ ВК входят: следующий:
— улучшенная проходимость автомобиля и лучшая способность делать крутые повороты;
— усиленный контакт шины при ведении переговоров крутые повороты;
— ВК помогают предотвратить пробуксовку колес и автомобилей скольжения;
— лучшая курсовая способность автомобиля при движение в тяжелых погодных условиях (тапочки, дождь, снег) благодаря передача крутящего момента на задние колеса при пробуксовке передних колес;
— тяговое усилие может увеличиваться до 100%;
— автомобили с ВК могут буксировать тяжелые прицепы.
Если говорить о недостатках ВК, то надо
отметил, что вязкостные свойства жидкости, заполняющей ВК, зависят от
интенсивность его перемешивания, а следовательно, от разницы угловых скоростей вращающихся дисков. Но
линейной зависимости этих свойств нет, поэтому невозможно
для прогнозирования передаточного отношения дисков муфты. Из-за этого самоблокирующийся
дифференциалы с ВК имеют низкий КПД. Дифференциалы на основе ВК
(без использования свободного зубчатого дифференциала) не используются в современных автомобилях,
из-за низкой эффективности ВК и из-за громоздкости конструкции.Поскольку
Эффективность ВК зависит от диаметра дисков и объема жидкости.
заполняя корпус ВК, установка данного механизма увеличивает габариты
ведущего моста и приводит к уменьшению клиренса автомобиля.
Проблемы и ремонт
В перечень признаков отказа ВК входят: неисправен поведение на дороге, вибрации и визг шин при повороте, износ задней шины. Обычно VC не требуют обслуживания. услуги в течение срока службы автомобиля.Во многих случаях специалисты по ремонту заменить проблемные ВК. Но высокая цена ВК заставляет водителей искать по любым возможным вариантам ремонта.
Для выполнения проверки неисправности VC необходимо поднять один из колеса с помощью выравнивающего домкрата переключите на передачу N и раскрутите колесо вручную. Если колесо вращается, значит ВК все еще «жив». это Важно понимать, что колесо автомобиля не должно быстро вращаться и свободно (даже при исправно работающем ВК), но медленно с натяжением.
Видео о проблемах ВК в AWD Ford / Mountaineer 2002-2010
Для устранения неисправности ВК специалисты выполняют несколько процедур: промывание ВК (можно проводить с помощью разных жидкости — бензин, средство для удаления силикона и др.), замена фрикционных дисков, замена дилатантной жидкости, что довольно дорого.
Как работают вязкостные дифференциалы повышенного трения
Прежде чем понимать, как работают вязкие дифференциалы повышенного трения, необходимо знать немного терминологии (см. Иллюстрацию ниже).Как это обычно бывает, у многих терминов есть альтернативные названия; Я просто выбрал общеупотребительные и простые для понимания термины.
Шестерня
Шестерня вращает коронную шестерню и соединена (прямо или косвенно) с выходом трансмиссии, таким образом, она передает крутящий момент на дифференциал.
Зубчатое колесо
Кольцевая шестерня зацепляется с шестерней, таким образом, она вращает корпус дифференциала.Он концентричен выходным валам и ведущим шестерням.
Вискомуфта
Вискомуфта очень похожа на многодисковую муфту, где есть чередующиеся фрикционные диски и диски, которые могут вращаться отдельно. Фрикционные диски будут нарезаны на один из выходных валов (или на оба, как показано ниже, хотя это чаще встречается для одиночной муфты). Пластины между фрикционными дисками будут вращаться вместе с корпусом дифференциала, поэтому два компонента могут вращаться отдельно.Эта муфта находится в вязкой жидкости (масле), отсюда и произошло название.
Боковая / ведущая шестерня
Эти шестерни находятся на концах приводных валов (показаны синим цветом ниже) и являются тем, с чем зацепляются крестовины, тем самым передавая крутящий момент от вращения дифференциала на ведомые колеса.
Приводной / полуосевой вал
Они соединяются с ведущими шестернями и являются выходными валами дифференциала, передавая крутящий момент на ведомые колеса.
Шестерня паука
Звездочки (показаны зеленым цветом ниже) зацепляются с ведущими шестернями, однако они вращаются вместе с корпусом дифференциала. Они установлены на подшипниках вокруг вала-шестерни, что позволяет им свободно вращаться вокруг оси вала-шестерни.
Вал шестерни
Вал-шестерня (разделенный на два отдельных вала ниже) — это то, что удерживает крестовины на месте.Этот вал соединен с корпусом дифференциала, поэтому зубчатые колеса вращаются вместе с корпусом.
Корпус / корпус дифференциала
Корпус удерживает внутри муфту, ведущие шестерни моста, ведущую шестерню и крестовины. Он вращается вместе с зубчатым венцом.
Чтобы понять, как это работает, сначала давайте посмотрим на порядок передачи крутящего момента.
1. Крутящий момент передается на выходной вал трансмиссии, где он затем передается от шестерни на коронную шестерню.
2. Кольцевая шестерня вращает корпус дифференциала, передавая крутящий момент через вал шестерни.
3. Вал ведущей шестерни вращает крестовины, передавая крутящий момент от вала ведущей шестерни на ведущие шестерни.
4. Крутящий момент передается от ведущих шестерен через полуоси на ведомые колеса.
Вискомуфта и принцип ее действия.Проще всего понять это, посмотрев на сценарий, когда одно из ведущих колес имеет ограниченное сцепление (представим, что оно на льду), в то время как другое ведомое колесо имеет хорошее сцепление (на асфальте). При открытом дифференциале крутящий момент равномерно распределяется между двумя колесами (50/50). Поскольку колесо на льду не может обеспечить большой крутящий момент, другое колесо также будет иметь ограниченный крутящий момент, и часто транспортное средство не сможет разогнаться (вот почему заблокированные дифференциалы так распространены для внедорожников).С LSD вы можете передавать больший крутящий момент на колесо с большим сцеплением.
Вот как это работает:
1. Когда одно ведомое колесо находится на льду (допустим, правое колесо), а другое — на асфальте, колесо на льду начнет проскальзывать (вращаться), когда вы нажимаете на педаль газа.
2. Поскольку колесо на асфальте имеет большее сцепление с дорогой, оно не вращается.
3. Когда колесо на льду начинает вращаться, корпус дифференциала (и, следовательно, пластины вязкостной муфты) начнут вращаться, а фрикционные диски, соединенные с левым выходным валом, останутся неподвижными (или с меньшей скоростью вращение).
4. Когда это происходит, жидкость внутри муфты начинает нагреваться и вращаться вместе с корпусом дифференциала. Трение между этой жидкостью и неподвижными / медленно движущимися фрикционными дисками заставляет фрикционные диски вращаться с большей скоростью.
5. При приближении скорости вращения левого выходного вала к правому выходному валу дифференциал действует больше как заблокированный дифференциал, и, таким образом, больший крутящий момент будет передаваться на колесо с большей тягой.
6. Это полезно в любом сценарии, когда начинает происходить проскальзывание шины, что снижает общий крутящий момент, который может быть передан на землю.
Вот четырехминутное видео о том, как они работают:
Wiki: Вискомуфта — upcScavenger
Вязкостная муфта — это механическое устройство, которое передает крутящий момент и вращение посредством вязкой жидкости.
Дизайн Вращающиеся вязкостные муфты с чередующимися перфорированными пластинами, заполненные вязкими жидкостями, используются в автомобильных системах для передачи крутящего момента.Устройство состоит из ряда круглых пластин с выступами или перфорациями, расположенных очень близко друг к другу в герметичном барабане. Альтернативные пластины соединены с ведущей осью на одном конце узла и с ведомым валом на другом конце. Барабан заполнен дилатантной жидкостью, часто на основе силикона, примерно до 80% по объему. Когда два набора пластин вращаются в унисон, жидкость остается холодной и остается жидкой. Когда пластины начинают вращаться с разными скоростями, сдвиговое воздействие язычков или перфораций на жидкость заставляет ее нагреваться и становиться почти твердой, потому что вязкость расширяющих жидкостей быстро увеличивается со сдвигом.Жидкость в этом состоянии будет эффективно склеивать пластины и передавать мощность от одного набора пластин к другому. Размер выступов или перфораций, количество пластин и используемая жидкость будут определять силу и начало этого механического переноса.
Этот тип устройства существенно отличается от такого, как использование вязкости среды для передачи крутящего момента, а не ее количества движения. Это делает его потенциально полезным даже в очень малых масштабах и требует меньшего охлаждения.Передаваемый крутящий момент чувствителен к разнице скоростей входа и выхода, но почти не зависит от их общей скорости.
Транспортные средства Вязкостные муфты используются в качестве межосевого дифференциала в некоторых полноприводных автомобилях (4WD).
Первые серийные вязкостные муфты для внедорожника с постоянным полным приводом были на AMC Eagle, выпускавшейся с 1980 по 1988 годы. В односкоростном центральном дифференциале модели 119 New Process AMC Eagle использовалась вязкая муфта, заполненная жидким материалом на основе силикона.Он соединял передний и задний дифференциалы для бесшумной и плавной передачи мощности на ось с максимальным тяговым усилием на мокром или сухом асфальте. Ричард М. Лэнгворт (2021 г.). 9780785343134 , Publications International. . ISBN 9780785343134
Вязкостные муфты используются в качестве межосевого дифференциала в таких автомобилях, как Toyota Celica GT-Four, а также в качестве дифференциала повышенного трения (LSD) на задних мостах. Они предлагают более дешевый способ реализовать полный привод, чем такие технологии, как дифференциалы Torsen с механической передачей, используемые компанией.
Volvo, Subaru, Land Rover, Vauxhall / Opel и многие другие также в разное время использовали вискомуфты в своих трансмиссиях. Сейчас они в основном заменены устройствами с электронным управлением.
Атрибуции Тони Ролту часто приписывают оригинальную идею и разработку автоматических муфт в системах трансмиссии транспортных средств, особенно полноприводных, в то время, когда он работал с Фредди Диксоном. Компании Ferguson Research и FF Developments были образованы (1970-е годы) для коммерциализации ранних работ по созданию систем и устройств 4WD.Считается, что GKN Driveline владеет оставшимися в мире патентованы сегодня и предлагают несколько вариантов и комбинаций вязкостных муфт, интегрированных с другими компонентами трансмиссии. http://www.grandprix.com/gpe/rr047.html
Дополнительная информация Visco является товарным знаком Behr GmbH, Штутгарт. DPMA Registernummer 1130963; » Nizza-Klasse 12, 7: Flüssigkeitsreibungskupplungen für Maschinen und Landfahrzeuge »
См. Также
Внешние ссылки
В чем разница между регулировкой углов установки четырех и передних колес?
Точно так же, как указано в названиях — когда вы выполнили выравнивание четырех колес, вы платите за выравнивание всех четырех колес, а выравнивание передних колес выравнивает только передние колеса.
Хотя регулировка полного привода выгодна для всех типов транспортных средств, она особенно необходима для минивэнов с задним и передним приводом, а также автомобилей с независимой задней подвеской.
Еще несколько лет назад привод на два колеса был наиболее распространенным типом выравнивания для всех легковых и грузовых автомобилей. Эта норма была изменена с введением переднеприводных автомобилей. Однако концепция выравнивания сильно не изменилась. Выравнивание четырех колес транспортного средства важно, потому что задние колеса играют на дорогах не менее важную роль, чем передние.
Дело в том, что ремонтник мало что может сделать с задней подвеской, учитывая, что никаких регулировок делать не нужно, но необходимость проверки заднего колеса присутствовала всегда.
Если задний мост наклоняется в одну сторону, рулевое управление смещается в ту или другую сторону. Иногда простое изменение положения задней оси может исправить это смещение, но если нет, то передние колеса выровнены ровно настолько, чтобы установить правильную динамику рулевого управления.
Лишь в 1980-х годах с появлением переднеприводных автомобилей люди осознали важность выравнивания заднего привода.
Когда впервые были представлены переднеприводные полноприводные автомобили, их нельзя было сильно изменить с точки зрения регулировки передних и задних колес, но запчасти для вторичного рынка сделали это возможным.
Сегодня большинство автопроизводителей с передним приводом установили заводские настройки и настройки также и для задней подвески.
Регулировка углов установки передних колес — предпочтительный выбор технических специалистов, поскольку они не занимают много времени, не требуют специального оборудования и стоят примерно так же, как регулировка привода четырех колес.
Но для того, чтобы выровнять только передние колеса, стоматолог должен починить только верхние зубы.
Если у вас запланирована регулировка углов установки колес, имеет смысл только проверить все четыре колеса, чтобы обеспечить безопасность со всех углов, и сэкономить себе еще одну поездку для проверки двух других в случае неисправности.
Как правило, регулировку углов установки колес необходимо выполнять каждый раз, когда вы устанавливаете новые компоненты подвески, если ваш автомобиль попал в аварию, если вы заметили какие-либо необычные рисунки износа шин или если вы приобрели совершенно новый комплект шин. Регулировка углов установки колес — одна из важнейших задач регулярного технического обслуживания любого автомобиля, большого или маленького.
Считается инструментом настройки подвески, который влияет и решает проблемы износа шин и управления.
Процесс регулировки углов установки колес состоит из регулировки колес таким образом, чтобы они были перпендикулярны земле и параллельны друг другу.
Такая геометрия увеличивает срок службы шин и обеспечивает соответствие высоким стандартам безопасности.
Есть три статических угла, которые необходимо измерить во время регулировки колес: развал, поворот, осевой ход и угол схождения.
Хотя все они работают для измерения центровки ваших шин, они работают под разными углами.