Вискомуфты вентилятора работают по принципу передачи крутящего момента не с помощью динамических свойств жидкостного потока, а через вязкостные свойства жидкости, которая заполняет ее внутренний объем. Преимущественно вискомуфты используются как механизм, осуществляющий автоматическую блокировку дифференциала.
Хроника создания вискомуфт
Что такое вискомуфта народ не знал аж до 1917 года пока в США, Мелвин Северн не изобрел эту самую вискомуфту. Однако сразу после этого она не нашла сколь-нибудь широкого применения. Лишь в 1964 году ее впервые смонтировали на автомобиль, называвшийся Interceptor FF. Разработанная инженерами английской компании Jensen, она была предназначена для того, чтобы служить автоматической блокировкой межосевого дифференциала машины.
Именно середина шестидесятых прошлого века оказалась временем, когда вязкостные муфты стали широко внедрятся в конструкцию полноприводных трансмиссий легковых автомобилей с постоянным приводом. Сейчас вискомуфты устанавливаются на двигатели Cummins, а так же широко используются и на других моторах.
Конструкция и основы работы автомобильных вискомуфт
По конструкции вискомуфта – это блок из тонких дисков, которые собраны в пакет и смонтированы в герметически закрытом корпусе. Конструктивно муфта состоит из двух пакетов, один из которых является ведущим, второй – ведомым, соответственно они соединены с входным и выходным валами.
Поверхность дисков, составляющих пакеты, особым образом отперфорирована отверстиями и отштампована выпуклостями. Каждый из дисковых блоков набран с таким расчетом, чтобы между отдельными составляющими их дисками было минимально допустимое расстояние.
Полость корпуса вискомуфты вентилятора на автомобиле заполняется дилатантной жидкостью. Чаще всего в основе ее вязкое вещество кремний-органического происхождения (силикон), которое обладает непостоянной вязкостью, резко возрастающей в результате роста скорости деформации смещения.
Увеличению эффективности работы муфты способствует также свойство жидкости очень сильно расширяться при повышении температуры, что приводит к возникновению дополнительной силы давления со стороны жидкости, передаваемой на диски. Ввиду перечисленных особенностей вискомуфты, диски, при увеличении скорости вращения, словно слипаются.
Если движение автомобиля равномерно, то скорость вращения ведущего и приводимого в движение жидкостью валов одинакова и не возрастает, т.к. внутреннее сопротивление в жидкости стабильно. Если один из этих двух валов изменяет скорость своего вращения по отношению к другому, диски в вискомуфте автомобиля подвергаются интенсивному относительному смещению.
Как следствие, скачкообразное возрастание вязкости жидкости и стремление возникающей внутрижидкостной силы трения к выравниванию угловых скоростей обоих дисковых пакетов. Значительная разность скоростей вискомуфты приводит к тому, что жидкость отвердевает из-за существенного возрастания собственной вязкости. При этом муфта самоблокируется и начинает передавать крутящий момент с ведущего вала на ведомый без фактических потерь.
Слабость и достоинства вязкостной муфты
Степень вязкости находящейся внутри муфты жидкости находится в зависимости от того, насколько сильно она перемешивается за счет вращения пакетных блоков, то есть от разности их угловых скоростей. Однако присутствует нелинейная зависимость между свойствами жидкости, что не дает возможности предопределить тормозной коэффициент. Ввиду этой причины эффективность вискомуфт в конструкции самоблокирующихся дифференциалов относительно невелика.
Если говорить об автомобилестроении, то в чистом виде, без традиционного дифференциала на основе шестеренчатого механизма, дифференциалы, основанные исключительно на работе вискомуфты, практически не употребляются. Связано это еще и с тяжеловесной конструкцией подобных муфт, ибо их эффективность находится в зависимости от поперечника дисков, а также от внутрикорпусного объема жидкости.
Ввиду возникающих требований к величине передаваемых моментов, внешние размеры ведущего моста значительно возрастают, что, помимо всего прочего, является еще и следствием снижения проходимости транспортного средства из-за уменьшения дорожного просвета.
Вместе с тем, вискомуфты весьма просты по конструкции. Хотя из-за особенностей своего функционирования должны обладать специфическими свойствами. Например герметичностью, которая не будет теряться при внутреннем давлении, достигающем пятнадцати атмосфер. Весь срок эксплуатации муфт не подразумевает их специального обслуживания. А если выявляется неисправность устройства, то этот узел попросту заменяется на новый.
Использование вязкостных муфт на практике
В основном данный механизм используется на полноприводных автомобилях с увеличенной проходимостью как самоблокирующийся дифференциал между осями, в качестве самостоятельного осевого дифференциала не употребляется. Изредка, вискомуфта, применяется как механизм автоматического блокирования традиционного дифференциала с шестернями: модели Thema и Dedra 2000 Turbo итальянской Lancia.
Для того, чтобы синхронизировать крутящий момент двух осей, передней и задней, более простого и недорогого способа, чем применение вязкостной муфты, попросту не существует. Ввиду относительно небольшой разницы моментов, возникающих в стандартных дорожных условиях на обеих осях автомобиля, оказывается вполне достаточной точность срабатывания муфты.
Работа вязкостной муфты успешно препятствует возникновению эффекта проскальзывания колес передней оси относительно колес оси задней. Особенно часто подобное возможно при преодолении автомобилем сильно пересеченной местности.
Если говорить о современных решениях, то автомобилестроители все реже применяют вискомуфты, отдавая предпочтение более совершенным принудительно управляемым муфтам Haldex. Они значительно лучше охлаждают и взаимодействуют с системами ABS. Поэтому зная, что такое вискомуфта не стоит полагаться на нее полностью. Время идет и всему есть замена.
