Принцип работы вискомуфты автомобиля

Принцип работы вискомуфты

Что такое вискомуфта: принцип работы, виды

Одним из наиболее важных узлов автомобиля является вращающаяся вискомуфта, внутри которой расположены чередующие перфорированные пластины с вязкой жидкостью. В продаже имеется масса типов таких конструкций с различными рабочими свойствами и особенностями, но общий принцип их работы остается аналогичным.

Каждая вискомуфта состоит из множества внутренних пластин, которые способны вращаться по ведущему валу, а также внешних элементов, соединенных на ведомом валу с заданным интервалом. Все составляющие взаимосвязаны и равномерно распределены по корпусу.От гидромуфты и гидротрансформатора такая деталь отличается специфическим принципом действия. В первую очередь, здесь задействован другой способ передачи крутящего момента, который основывается на воздействии специальной вязкой жидкости, расположенной во внутреннем пространстве конструкции.

Принцип работы и предназначение

Все ее детали закреплены в одном герметичном корпусе, который содержит два ряда дисков, соединенных посредством ведомого и ведущего вала.

Каждый ряд оснащен отверстиями и выступами с небольшим расстоянием друг от друга.

Внутри вискомуфты протекает жидкость с повышенной вязкостью, состоящая из силиконовых добавок.

Ее характеризует особый состав, позволяющий эффективно обслуживать приводную систему и обеспечивать требуемый крутящий момент.

Одним из уникальных свойств жидкости является увеличение вязкости при возрастании интенсивности перемешивания. Подобное значение может расти при нагреве системы.

Если машина передвигается со стабильной скоростью, диски вращаются равномерным образом, при этом масляная основа между ними не смешивается. Но если между движением валов замечается какая-либо разница, это заметно сказывается на интенсивности вращения рабочих элементов.

По мере роста вязкости, силикон начинает воздействовать на крутящий момент.

В конечном итоге он приобретет другое состояние и практически станет твердым.

Разновидности вискомуфт

1. Первый тип отличается постоянным объемом дилетантной жидкости.
2. Второй тип имеет разный объем силикона, который меняется в зависимости от внешнего воздействия.

Вискомуфты первого типа задействуются для самоблокирующихся дифференциалов в коробке передач, включая автоматические полноприводные системы. Их применяют во внутренних охладительных системах.

Если деталь работает в обычном режиме со средними нагрузками, а автомобиль перемещается по качественному дорожному покрытию, значения угловых скоростей двух осей остаются одинаковыми. Вращение дисков муфты осуществляется практически равномерно, а крутящий момент от двигателя к ведомой оси передается с минимальной нагрузкой. В результате транспортное средство может работать как на полном приводе, так и на заднем.

Но если машина попадает на пересеченную местность или едет по льду и грязи, равномерность вращения серьезно снижается, а вязкость силикона существенно растет. Таким образом происходит увеличение передачи крутящего момента на вторую ось. В некоторых случаях показатель передачи мощности достигает 100-процентного уровня.

При этом вязкостная муфта не может заменить полноценный дифференциал, который перераспределяет крутящий момент силовой установка на обе оси. Применять такую конструкцию целесообразно на неровных покрытиях и пересеченной местности.

Также она будет оправдана при езде:

• по гололеду;
• городским улицам;
• влажной трассе.

Если езда осуществляется по полному бездорожью, муфта должна срабатывать моментально, в противном случае система передачи крутящего момента выйдет из строя, что повлечет за собой необходимость проведения дорогого и сложного ремонта.

В большинстве современных машин с «автоматом» вискомуфты работают в так называемом «предстартовом режиме». Он характеризуется равномерной передачей 5-15% мощности мотора на ведомую ось, что негативно сказывается на времени реакции узла.

Сферы применения вискомуфты

Раньше существовало две сферы применения вискомуфт, но сегодня их число сократилось до одной.

В недалеком прошлом подобный механизм предназначался для комплексного охлаждения двигателя, что возможно при закреплении на штоке специальной вискомуфты с вентиляционным прибором.

Ее движение обуславливается коленчатым валом автомобиля, к которому проложен ремень. В зависимости от скорости вращения двигателя жидкость обретает разную густоту и получает жесткую связь с вентилятором.

При снижении оборотов сильного смешения не происходило, т.е. если присутствовали проскальзывания, процесс охлаждения системы был недостаточно хорошим. Применять изделие в качестве полноценного элемента охладительной системы целесообразно только в холодную зимнюю пору, когда мотор не сильно прогрет ему нужно обеспечить дополнительное охлаждение.

Но сегодня устройство редко задействуется в охлаждающем оборудовании, т.к. его вытеснили передовые вентиляторы, оборудованные различными датчиками. Работают электронные вентиляторы непосредственно от электрической энергии, при этом они не зависимы от коленчатого вала.Более востребованной сферой применения является обеспечение автоматического подключения полноприводной системы. В такой сфере вискомуфты крайне актуальны, ведь большинство внедорожников, кроссоверов и паркетников оборудованы такими узлами. Даже стремительный рост популярности продвинутых электромеханических вариантов не портит большую популярность вискомуфт.

Работает муфта без какой-либо электроники. Здесь нет датчиков и дополнительных проводов. А отключается она сразу после того, как автомобиль начал ехать по ровной асфальтированной дороге.

Варианты конструкций

На сегодняшний день существует 2 типа конструкций вязкостных муфт:

• С замкнутым герметичным корпусом. В подобной ситуации принцип работы вискомуфты похож на действие гидротрансформатора в автоматической трансмиссии. Внутри корпуса имеются две турбины с крыльчатками. Одна стоит на ведомом валу, вторая – на ведущем. Также корпус заполнен силиконовой жидкостью. Когда валы вращаются с одинаковой частотой, плотность ее минимальна. Но как только машина начинает буксовать, турбина начинает перемешивать жидкость. И так до тех пор, пока она не расширится и не станет твердой. После этого она вводит в зацепление соседнюю турбину. На практике это можно заметить по вращающимся колесам на второй оси. Когда автомобиль выбрался из грязи или снежного плена, частота вращения крыльчаток будет совпадать и плотность жидкости станет минимальной. Крутящий момент в таком случае передается только на одну ведущую ось.
• С группой плоских дисков. Работает такая вискомуфта по схожему принципу. Однако вместо крыльчаток здесь используется набор плоских дисков. Обычно такая схема практиковалась на муфтах вентилятора системы охлаждения, но встречается и на кроссоверах в качестве ключевого элемента, задействующего полный привод. Как только ведущая ось начинает буксовать, жидкость внутри перемешивается. Увеличивается и ее температура. В результате она густеет, и крутящий момент передается на ведомую ось автомобиля.

Внутреннее устройство вискомуфты

Конструктивно вязкостная муфта (ВМ) представляет собой герметичный корпус, как правило, цилиндрической формы. Внутри него установлены круглые перфорированные стальные диски (с небольшим зазором между ними). Половина этих пластин соединена с ведущим (входным) валом, остальные – с ведомым (выходным). Причем диски имеют различную геометрию отверстий. На входном валу установлены пластины с прорезями, на выходном – с «дырками». Диски внутри корпуса установлены так, что они чередуются: сначала один «ведущий», затем один «ведомый» и так далее. Механически оба вала не связаны между собой.

Весь внутренний объем (и промежутки между дисками) заполнен специальной жидкостью (так называемым силиконовым маслом) на основе полидиметилсилоксана.

Необходимость использования

В современных автомобилях вязкостные муфты применяют для:

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

Перевод транспортного средства в AWD-режим

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

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

Блокировка межосевого дифференциала

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

Источник статьи: http://principraboty.ru/princip-raboty-viskomufty/

Вискомуфта: гениальное изобретение или просчёт инженеров?

Рассмотрим принцип работы вискомуфты. Вискомуфта — устройство, встречающееся у полноприводных авто, которое умеет передавать и выравнивать крутящий момент между осями без какой-либо умной электроники.

То есть вискомуфта выполняет работу, похожую на работу блокировки дифференциала, только в автоматическом режиме.

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.

Историческая справка

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

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

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

Заглянем внутрь устройства

Вникнем детально в устройство и принцип работы вискомуфты полного привода, ведь именно в таких системах она используется чаще всего.

Итак, в общих чертах мы уже описали этот принцип – находится вискомуфта, как правило, между передней и задней осью автомобиля и связывает собой два вала – один, идущий от раздатки, а другой к заднему мосту.

Иногда эта муфта монтируется прямо в заднем мосту машины, но её суть и принцип работы от этого никак не меняется. Основными элементами устройства являются:

• герметичный корпус;
• наполнитель из специальной вязкой жидкости (как правило, на основе силикона);
• пакет дисков ведомого вала;
• пакет дисков ведущего вала.

Функционирует вискомуфта полного привода следующим образом.

В момент равномерного и спокойного движения оба вала, равно как и задние с передними колёсами, вращаются с одной скоростью – синхронно.

При таких условиях жидкость в муфте имеет минимальную плотность, и крутящий момент с ведущего на ведомый вал практически не передаётся.

Как только появляется разность в скорости вращения валом, а значит и дисков внутри, жидкость начинает активно перемешиваться (эффект миксера) и, благодаря своим уникальным физическим свойствам, густеть.

Это вызывает постепенную межосевую блокировку и на ведомый вал начинает поступать большее количество крутящего момента. Передний или задний мост, в зависимости от конструкции автомобиля, начинает включаться в работу.

Таким образом вискомуфта работает в автоматическом режиме, причём без какой-либо электроники или вмешательств со стороны водителя.

Вроде бы, на первый взгляд всё выглядит практически идеально, казалось бы, вискомуфта должна встречаться у каждого полноприводого авто, но это не так.

Более того, в современном автопроме данное приспособление уже практически не используется. Почему?

Плюсы, есть и минусы вискомуфты

Рассмотрим положительные и отрицательные стороны вискомуфт полного привода, а также ответим на вопрос: почему они стали достоянием прошлого и почему от них отказываются автопроизводители?

К преимуществам вязкостных муфт однозначно можно отнести простоту конструкции. Эти устройства не требуют каких-либо регламентных работ и крайне надёжны. На этом плюсы и заканчиваются.

Нужно сказать, что недостатки вискомуфты очень ощутимы. К самым серьёзным относятся такие:

• инерционность вязкой жидкости – она «густеет» не сразу, а постепенно, что в постоянно меняющихся дорожных условиях очень непрактично, а порой и опасно. Также сложно предсказать, как быстро она сработает и произойдёт межосевая блокировка;
• зависимость эффективности муфты от размера – для создания адекватно работающего механизма нужны большие габариты корпуса и внушительные диаметры пакетов дисков, а это негативно влияет на клиренс автомобиля.

В целом, вышеперечисленное и предопределило судьбу вискомуфт. Несмотря на их интересные свойства, в современном автопроме большей популярностью уже пользуются электронные блокировщики, к примеру муфты Haldex.

Думаю вы разобрались в этом не сложном механизм и сможете объяснить принцип работы вискомуфты. Пишите, если есть мысли по этому поводу, в комментариях, подписывайтесь на блог и изучайте автомобили вместе с нами.

Источник статьи: http://auto-ru.ru/printsip-raboty-viskomufty.html