Вискомуфта: руководство по использованию

В автомобильных системах для передачи крутящего момента используются вращающиеся вискомуфты с чередующимися перфорированными пластинами, заполненные вязкими жидкостями. Оригинальная идея и разработка автоматических сцеплений в системах передачи транспортных средств принадлежит Тони Ролту.

Конструкций компонента предусмотрено большое количество внутренних пластин, расположенных с возможностью перемещения по ведущем валу, и множество внешних пластин, закрепленных на ведомом валу с заданными интервалами. Компоненты объединены друг с другом попеременно и размещены в корпусе, который заполнен вязкой рабочей жидкостью для передачи крутящего момента. При такой компоновке сила сдвига, то есть крутящий момент, генерируется в указанных группах пластин из-за разности оборотов между ведущим валом и ведомым валом, чтобы передавать крутящий момент на ведомый вал.

Что это такое?

Вискомуфта BMW

Вискомуфта BMW

Вискомуфта — компонент привода, который передает мощность и вращающий момент от центрального приводного вала на передний дифференциал и колеса. Внутри муфты находится дилатантная жидкость, которая затвердевает при воздействии силы сдвига, возникающей при вращении входных и выходных валов с разной скоростью. Входной вал соединен с задними колесами. Выходной вал соединен с передними колесами. Когда передние и задние колеса вращаются на разных оборотах (со скоростью более 6%), сдвиговая сила повышает температуру и вязкость дилатанта внутри вискомуфты.

Жидкость становится твердой и сцепляет пластины внутри устройства, в результате чего мощность передается от центрального приводного вала (двигателя) к переднему дифференциалу (передние колеса). Когда передние и задние колеса вновь начинают вращаться с относительно одинаковыми оборотами, жидкость «деактивируется», становится менее вязкой и более жидкой, в результате чего управление устройством переключается на ведущие колеса.

Устройство и принцип работы

Вискомуфта автомобиля

Вискомуфта автомобиля

Конструкция состоит из чередующихся круглых пластин, которые имеют вставки или перфорации. Пластины монтируются в герметичном барабане и расположены очень близко друг к другу. Барабан заполнен силиконом или дилатантной жидкостью. Когда два набора пластин вращаются в унисон, жидкость остается прохладной и находится в жидком состоянии. Когда пластины начинают вращаться с разными скоростями, эффект сдвига лапок или перфораций на флюиде заставляет жидкость нагреться и затвердеть. Силикон при нагревании превращается в почти твердое тело, вязкость дилатантов также быстро увеличивается при разнице крутящего момента. Жидкость в затвердевающем состоянии «склеивает» пластины вместе и передает мощность от одного набора к другому. Размер вкладок или перфораций на пластинах, а также количество используемых пластин и вид жидкости определяют силу и время старта механической передачи.

Вискомуфта вентилятора,

Вискомуфта вентилятора,

Где применяют вискомуфты?

Вискомуфты используются в качестве центрального дифференциала в некоторых автомобилях с системой полного привода (4WD), таких как Toyota Celica GT-Four, а также в качестве дифференциала дифференциала скольжения (LSD) на задних мостах. Данные приборы предлагают более дешевый способ внедрения полного привода, нежели дифференциалы Torsen с механическим переключением, используемые Audi.

Вискомуфта на Rolls Royce & Bentley

Вискомуфта на Rolls Royce & Bentley

Volvo, Subaru, Land Rover, Vauxhall/Opel и многие другие бренды использовали вискомуфты в своих приводах на начальных этапах развития. В настоящее время они заменяются электронными устройствами.

Плюсы и минусы вискомуфты

Преимущества:

  • Малое количество движущихся частей — меньше вероятность поломки и более высокая надежность.
  • Скорость силовой установки напрямую не связана с условиями приводного вала (например, силовая установка может продолжать работать без остановки, даже если трансмиссия остановлена).
  • Имеет потенциал для временного увеличения выходного крутящего момента.
  • Эффективные передаточные числа можно легко изменить, изменив диаметр сопла по принципу Бернулли.
Вискомуфта на Kia Sorento

Вискомуфта на Kia Sorento

Недостатки:

  • Между двумя валами всегда имеется некоторое скольжение, что приводит к снижению эффективности.
  • Ограниченность применения.
  • Сложнее проектирования и производства.

Зачем нужна и какую жидкость заливают в вискомуфту?

Жидкость в компонент привода закачивается с помощью силовой установки. Затем под давлением направляется на приводной вал. Создаваемое давление в жидкости приводит к перемещению приводного вала. В настоящее время в качестве гидравлической жидкости или рабочей жидкости для флюидных муфт использовались органополисилоксановые масла, такие как диметилполисилоксан или метилфенилполисилоксан. Диметилполисилоксан (также называемый диметилсиликоновым маслом) обладает высоким индексом вязкости и широко применяется, но с трудом поддерживаем устойчивую способность передачи крутящего момента в течение длительного периода в тяжелых рабочих условиях и при высокой температуре. В основном это связано с низкой термической стабильностью этой жидкости.

Вискомуфта на Landcruiser

Вискомуфта на Landcruiser

Поскольку условия эксплуатации становятся все более серьезными, оптимально отдавать предпочтение силиконовому маслу с улучшенной термической стабильностью, которое составляет 75% диметилсиликона. Чтобы предотвратить окисление или гелеобразование, к органополисилоксановому маслу добавляют антиоксиданты (октаноат железа, производные фениламина или производные ферроцена).

Как проверить вискомуфту?

Вискомуфта может выйти из строя двумя основными способами: полностью отключиться, или оставаться постоянно включенной (иногда только при более высоких рабочих темпах). Потери жидкости, вызванная утечкой уплотнений, являются наиболее вероятной причиной полного отказа вискомуфты. Постоянная работа компонента говорит о более сложных повреждения и может стать причиной дорогостоящего ремонта. Это может привести к разрушению всего привода, включая дорогостоящую трансмиссию.

Основные причины нетипичной работы вискомуфты:

  • Шины разного размера и различной степени износа;
  • Утечка силиконовой жидкости, отсоединение муфты вентилятора.
  • Естественный износ при агрессивных условиях эксплуатации и высоких рабочих температурах.
  • Наличие приводного механизма, который неправильно выровнен.
  • Биметаллический датчик теряет свои свойства из-за поверхностного окисления, заставляя муфту застревать.
  • Неисправность подшипника.

Что проверить вискомуфту, необходимо установить задние колеса на стойку для испытаний на разрыв в сервисном центре. Если вы переключитесь на G-шестеренку, передние колеса должны вывести автомобиль из испытательного стенда, как только двигатель слегка опустится выше холостого хода. Если передние колеса не могут этого сделать, вязкая муфта должна быть заменена.

Замена вискомуфты

Замена вискомуфты

Необходимые инструменты:

  • Фронтальные монтажные кронштейны: 17-миллиметровый гаечный ключ и храповик с расширением.
  • Корпус: ключ на 13 мм с удлинителем.
  • Соединения: шестигранная или 8-миллиметровая розетка с удлинителем и храповым механизмом.
  • Приводной вал: два открытых ключа на 13 мм (иногда только 12 мм для гаек).

Замена вискомуфты Ауди

Процедура замены:

  1. Отсоедините шланг и промойте его под корпусом вискомуфты.
  2. Поднимите переднюю часть автомобиля с помощью домкрата.
  3. a. Запишите и отметьте выравнивание карданного вала передним дифференциалом, чтобы вы могли поместить тот же болт через те же отверстия каждого блока при повторной сборке. Это уменьшит шансы на то, что вы нарушите балансировку карданного вала при повторной сборке.

3.b. Открутите четыре передних болта, удерживающих карданный вал, с помощью торцевого ключа на 13 мм. В качестве альтернативы можно использовать 1/2-дюймовый ключ с открытым торцом.

  1. Ослабьте болты, удерживающие передний дифференциал, чтобы его можно было сдвинуть. Ослабьте два болта в верхней задней части диффузора, которые поддерживают его сверху, на перевернутой панели «U». Не удаляйте их. Вытащите три крепежных болта здесь, один спереди, два сзади. Поместите домкрат под дифференциал, и в этот момент удалите все болты и крепления.
  2. Сдвиньте передний диффузор вперед так, чтобы приводной вал отсоединился от переднего дифференциала. Сдвиньте карданный вал в сторону.
  3. Удалите масло с передней диффузии через отверстие для слива масла. Утилизируйте его. Перед тем, как вы удалите пробку слива масла, убедитесь, что вы можете удалить пробку для заливки масла.
  4. Снимите 13-миллиметровые болты, удерживающие заднюю половину переднего дифференциала на автомобиле, а затем вытащите заднюю треть дифференциала. Также удалите 14мм болты и две маленькие медные шайбы рядом с верхней частью, которая соединяет шланг для вентиляционного отверстия для диффузора.

Затем раздвиньте заднюю часть диффузора так, чтобы она была более или менее горизонтальной. Ваш домкрат должен находиться на корпусе с основным диффузором, а не на корпусе вискомуфты.

  1. Вытяните вискомуфту и замените ее, стараясь заново установить маленькую металлическую шайбу. Никаких специальных инструментов или измерений не требуется.
  2. Верните компоненты на место, но задвиньте передний дифференциал вниз так, чтобы правильно установить его относительно задней передачи. При завинчивании карданного вала замените 4 гайки на заводские новые.
  3. Заправьте передний дифференциал трансмиссионным маслом с использованием заводской вязкости.

Замена подшипника вискомуфты

Чтобы определить, нужна ли замена подшипника, снимите вспомогательный ремень. Поверните вентилятор. Если вискомуфта смещается, замените только прокладку. Если шкив движется, то подшипник пора менять.

Чтобы удалить подшипник, сначала удалите вискомуфту. После удаления компоненты вы увидите переднее кольцо. Снимите его. Поместите одну шайбу на 5-дюймовый болт и сдвиньте ее в заднюю часть подшипника. Поместите трубную муфту на другую сторону. Поместите фланец над муфтой с приподнятой частью внутри. Убедитесь, что гнездо, которое вы используете на гайке, поместится внутри. Поместите одну шайбу на болт, за которым следует гнездо. Затем наденьте небольшой шайбу и гайку.

Если болт идет криво, остановитесь и поправьте его. Прикрепите болт и начните затягивать. Гнездо подшипника будет забито. Очистите его как можно лучше. Теперь поставьте 4-дюймовый болт в заднюю часть нового подшипника, за которым следует шайба. Наденьте гайку и слегка прижмите ее. Убедитесь, что она обращена в правильном направлении. Нагрейте корпус. Без подшипника он будет быстро нагреваться. Наденьте кожаные перчатки. Вставьте подшипник в паз.

Электровентилятор вместо вискомуфты. Стоит ли?

Электровентилятор — это термостатический вентилятор охлаждения двигателя, который может свободно вращаться при низких температурах, когда охлаждение не требуется, что позволяет двигателю прогреваться быстрее, снимая ненужную нагрузку на двигатель. По мере увеличения температуры муфта сцепляется так, что вентилятор приводится в действие мощностью двигателя и перемещает воздух для охлаждения двигателя.

Электронно-управляемый вентилятора представляет собой устройство, в котором выходной привод на вентилятор управляется электронным перемещением вязкой жидкости из резервуара для жидкости  в рабочую  камеру муфты во время штатной работы. Радиально сбалансированный клапанный диск, соединенный с пружиной, регулирует относительное перемещение вязкой текучей среды из резервуара для текучей среды в рабочую камеру путем герметичного сцепления и отсоединения заполняющего отверстия. Пластина сцепления, крышка и корпус вместе с функциями, отливаются до требуемого размера и формы, что позволяет легче и точнее изготавливать электровентиляторы в сравнении с традиционными конструкциями вискомуфты.

Механические вентиляторы наиболее распространены в грузовиках и внедорожниках, а также в некоторых полноприводных автомобилях. Это легче сделать, потому что двигатель установлен в продольном направлении, а компоненты дополнительного ремня установлены на радиатор. Вентилятор устанавливается на шкив коленчатого вала или один из вспомогательных шкивов (например, шкив водяного насоса) и будет вращаться между радиатором и двигателем, вытягивая воздух через радиатор и продувая его над двигателем.

Напротив, в переднеприводном транспортном средстве двигатель обычно устанавливается сбоку от коленчатого вала и всеми основными вспомогательными валами, параллельными передней оси, приводить в движение трансмиссию. Вентилятор, механически смонтированный на вспомогательном шкиве, будет располагаться сбоку и не будет обращен к радиатору. Вот почему вентиляторы с электрическим двигателем используются практически повсеместно в автомобилях с передним приводом. Преобразование механической энергии в электричество и обратно к механической вращательной мощности с двигателем вентилятора менее эффективно, чем прямое механическое соединение, но это более чем компенсируется большим контролем электрического вентилятора с помощью электронных термостатических регуляторов, которые могут полностью отключить вентилятор когда температура двигателя ниже заданного значения