Автомобильная вискомуфта вентилятора: что это и для чего нужна вязкостная муфта

Муфта механическая соединительная

Используется для временного или постоянного соединения валов одинакового диаметра и передачи крутящего момента без изменения его направления и величины. Гарантирует герметичность разъемного соединения.

Назначение муфты соединительной механической:

• защита механизма от возможных перегрузок;
• компенсация нарушений соосности;
• снижение динамических нагрузок;
• возможность перемещения вала вдоль оси.

Муфты соединительные выпускаются в соответствии с ГОСТ и могут быть самых разных размеров. В зависимости от назначения и последующего применения специалисты подберут устройство соответствующего типа – муфты сильфонные, спиральные, обгонные, упругие и другие типы соединительных муфт.

Для сглаживания инерции

Крутящий момент от двигателя передается импульсами, когда в цилиндрах совершается сгорание, а оно происходит, как известно, только один раз за каждые два оборота коленвала. Из-за этого скорость вращения коленвала непостоянна. Приводимые ремнем детали, раскрутившись, из-за инерции не способны вращаться синхронно с угловой скоростью коленвала. То есть, валы приводимого навесного оборудования то отстают от скорости вращения коленвала, то опережают ее. Добавим сюда же режимы запуска и остановки, разгона и торможения, и становится понятно, откуда возникает проскальзывание и рывки, из-за которых приводной ремень растягивается, изнашивается и, наконец, разрывается окончательно. Разумеется, посторонние рывки на себе испытывает и ремень ГРМ, и цепь ГРМ (в зависимости от того, какой привод используется). Правда, эти приводные механизмы гораздо прочнее и более выносливы. Все-таки, они призваны жестко связывать коленвал и распредвалы ДВС. Однако инженеры посчитали, что и их не мешает защитить от посторонних импульсов, генерируемых асинхронно вращающимися валами (и шкивами) навесного оборудования.

Тем более что с ходом времени автомобили обрастали новым дополнительным оборудованием. Необходимо учесть, что привод новых агрегатов доверили ремню генератора и, кроме того, увеличилось количество бортовых потребителей электроэнергии, из-за которых сам генератор пришлось увеличивать в размерах и делать его якорь более массивным. Когда увеличились моменты инерции, сократился срок службы ремней генератора. Разумеется, происходившее никого не устраивало. В качестве решения проблемы был разработан узел, призванный увеличить долговечность ремней.

Называется этот узел обгонной муфтой, и ее интегрировали в шкив генератора. У муфты две обоймы: наружная связана со шкивом, внутренняя – с валом якоря генератора. Между обоймами расположено несколько рядов роликов. Одни исполняют роль игольчатых подшипников, другие, перекатывающиеся по профилированной части поверхности внутренней обоймы, – роль стопорного устройства.

Принцип работы обгонной муфты такой же, как у бендикса стартера. Когда в моменты сгорания в цилиндрах шкив разгоняет якорь генератора, стопорные ролики, перекатившись к вершинам выступов, «замыкают» наружную и внутреннюю обоймы муфты между собой, крутящий момент передается на якорь. Но если сгорания нет и в цилиндрах происходит сжатие, притормаживающее вращение коленвала, внутренняя обойма муфты начинает обгонять наружную, ролики перемещаются во впадины рабочей поверхности внутренней обоймы, обоймы разъединяются. Шкив и якорь при этом вращаются независимо друг от друга, чем исключается негативное влияние инерции якоря на ремень генератора.

Преимущества и недостатки, плюсы и минусы

Преимуществ у вискомуфты много:

1. Очень простая конструкция, не требующая какой-либо настройки или доработки. Нет механического трения, а значит, и особого износа;
2. Возможность сделать прочный герметичный корпус;
3. Не требует регулярного ТО: никаких доливов масла, отслеживания уровня жидкости и т.д. Вискомуфта работает очень долго;
4. При поломке легко заменить: стоимость ее невысокая и сама работа не слишком сложная.

Вискомуфта в разборе 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.

Значение слова Муфта по словарю Брокгауза и Ефрона:

Муфта (для согревания рук) (Muff) — цилиндрическая оболочка из меха для согревания рук, появилась в 80-х годах XVI в., носилась сначала лишь женщинами, некоторое время и мужчинами. надевалась, на ленте или шнурке, через шею. Выйдя из употребления в конце XVIII в., женская М. снова стала употребляться в XIX в.Муфта (машиностроит.) — В машиностроительном деле так называют разного рода короткие, по сравнению с их диаметром, трубки, надеваемые на концы цилиндрических предметов для их соединения. Так, газо- и водопроводные железные трубки соединяются М. с внутренней винтовой нарезкой, а чугунные — М. с конопаткой и заливкой свинцом. Передаточные валы тоже соединяются, конец с концом, неподвижными М. (см. Вал). Но М. этого рода делают и подвижными, чтобы легко можно было, по желанию, разобщать валы или чтобы устранить натяжения, происходящие от несовпадения геометрических осей соединяемых валов. Поэтому название М. распространяется на многие сложные механизмы. Чтобы удобно было разъединить валы, М. делают из двух частей с зубцами на соприкасающейся поверхности: на одном валу заклинивают одну половину M., a другая может скользить, не вращаясь, по концу второго, вдоль шпонки, вделанной на его конце. Обыкновенно подвижная часть такой М. приводится в движение рычагом с вилообразно раздвоенным концом, входящим в желоб на ее свободном конце. Если зубцы прямые, сообщать валы удобно только во время покоя обоих валов. наклонные зубцы, как в известном механизме ключика Брегета для карманных часов, допускают передачу в одном лишь направлении. при обратном вращении движущий вал сам оттолкнет М. и произведет разобщение. Подобные приспособления употребляют, когда два независимых двигателя должны вращать общий вал: если скорость одного из них уменьшится, то он не будет задерживать другой. наклонные зубцы части М., скрепленной с валом, будут упреждать зубцы другой и скользить по ним. Придумано много подобных же механизмов, чтобы сообщать орудию непрерывное вращение попеременным движением руки. М. с наклонными зубцами может сцеплять два вала и во время вращения первого, но при этом произойдет сильный толчок, вследствие почти мгновенного возрастания скорости. Поэтому в таких случаях употребляют М. с трением, хорошо действующие только при движении: на конце одного вала насажен правильно обточенный снаружи усеченный конус, на конце другого скользит без вращения второй такой же конус, не обточенный с внутренней стороны. При нажиме на передвигающий рычаг сначала одна поверхность только скользит по другой, увлекая ее лишь понемногу трением. Чтобы выиграть место вдоль вала, сплошные конусы заменяют двумя кругами с рядом концентрических желобов клинообразного сечения, так соответствующих друг другу, что выпуклости одного входят в желоба другого и обратно. Механизмы этого рода делают очень разнообразными, сообразно требованиям: например, чтобы избежать постоянного давления вдоль вала, заставляют деревянные колодки прижиматься во внутренней кольцеобразной поверхности одной половины М.. коленчатые рычаги, производящие это давление, упираются на вал и, действуя вдоль радиусов в разные стороны, взаимно уравновешивают свои давления. На валах передвижных конных приводов сельскохозяйственных машин, где точная установка невозможна, а также на больших винтовых судах, чтобы устранить давления на шейки валов, происходящие от перегибания корпуса, устраивают подвижные М. на принципе Гукова шарнира (см.). В. Л.

Назначение

Муфта сцепления в автомобиле предназначается для обеспечения возможности переключения режимов движения на ходу и плавного трогания с места. С помощью муфты осуществляется кратковременное разъединение двигателя и трансмиссии автомобиля, то есть прекращение плотного соприкосновения ведущих и ведомых дисков механизма сцепления.

Таким образом, муфта – это деталь общего механизма, единого блока сцепления. Зачастую два этих слова употребляются как синонимы, например: «муфту выжми» или «выжми сцепление».

Помимо автомобилей и тракторов различных типов, муфты устанавливаются на мотоблоках, бензопилах, стационарных станках с переменными режимами вращения основного вала.

Ресурс сцепления

Ресурс сцепления главным образом зависит от условий эксплуатации автомобиля, а также от стиля езды водителя. В среднем, срок службы сцепления может доходить до 100-150 тысяч километров пробега. В результате естественного износа, возникающего в момент соприкосновения дисков, фрикционные поверхности изнашиваются и требуют замены. Основная причина – проскальзывание дисков.

Двухдисковое сцепление обладает большим ресурсом за счет увеличенного числа рабочих поверхностей. Выжимной подшипник сцепления задействуется при каждом разрыве соединения двигателя и коробки передач. Со временем в подшипнике вырабатывается и теряет свойства вся смазка, в следствие чего он перегревается и выходит из строя.

Виды муфтовых соединений

Муфтой называется особое устройство (элемент транспортного средства), которое соединяет концы валов и расположенных на них подвижных деталей. Суть такого соединения — передать механическую энергию без потерь ее величины. При этом, в зависимости от назначения и конструкции, муфты могут соединять и два вала, которые расположены в непосредственной близости друг от друга.

Роль муфтовых соединений в эксплуатации автомобиля трудно переоценить: они предназначены для того, чтобы снять высокие нагрузки с механизмов, корректировать ход валов, обеспечивать разъединение и соединение валов в период работы и т.д.

Накладки дисков сцепления

Ресурс сцепления во многом зависит от материала, который способствует зацеплению дисков. Стандартно применяют смесь стекла, металловолкна, смол и каучука (в спрессованном виде). В связи с тем, что принцип работы механизма сцепления ориентирован на продуцирование силы трения, накладки ведомого диска выдерживают температуру в 300-400 градусов Цельсия.

Для спорткаров используют накладки из керамики и металлокерамики, которые могут выстоять при более серьезных нагрузках. К примеру, металлокерамический фрикционные материал выдерживает температуру в 600 градусов Цельсия и менее подвержен износу.

Таким образом, различные транспортные средства снабжаются специальными муфтами сцепления. Чаще всего используют однодисковое сцепление сухого плана, которое демонстрирует относительно невысокую стоимость и неплохую эффективность. Эта схема применима для легковых бюджетных авто, машин среднего ценового класса, внедорожников и грузового транспорта.

Конструкция и основные элементы

Рассмотрим конструкцию и компоненты двух основных типов муфт: роликовых и храповых.

Самая простая роликовая муфта одностороннего действия состоит из следующих компонентов:

1. внешний сепаратор со специальными канавками на внутренней поверхности;
2. внутренняя обойма;
3. пружины, расположенные на внешней обойме и предназначенные для толкания роликов;
4. ролики, передающие крутящий момент за счет силы трения, когда муфта заблокирована.

В храповой муфте зубцы имеют упор с одной стороны, а не канавки на внутренней поверхности внешнего кольца. В этом случае оба кольца фиксируются специальной защелкой, которая прижимается к внешнему кольцу пружиной.

Принцип работы

Принцип работы сцепления основан на жестком соединении ведомого диска сцепления и маховика двигателя за счет возникающей силы трения от усилия, которое создает диафрагменная пружина. Сцепление имеет два режима: «включено» и «выключено». Основное время работы ведомый диск прижат к маховику. Крутящий момент от маховика передаётся ведомому диску, а от него через шлицевое соединение на первичный вал коробки передач.

Для выключения муфты водитель нажимает на педаль, которая соединена с вилкой механическим или гидравлическим приводом. Вилка перемещает выжимной подшипник, который, нажимая на концы лепестков диафрагменной пружины, прекращает её давление на нажимной диск, а он, в свою очередь, освобождает ведомый. В этот момент двигатель разъединен с трансмиссией.

После включения нужной передачи в коробке передач водитель отпускает педаль сцепления, вилка перестаёт воздействовать на выжимной подшипник, а тот на пружину. Нажимной диск прижимает ведомый к маховику. Двигатель соединен с трансмиссией.

Распространённые неисправности

По конструкции муфта генератора в некоторой степени напоминает подшипник качения, поэтому при возникновении неисправности ее может заклинить. Это приводит к тому, что ременная передача начинает ускоренно изнашиваться, так как моменты инерции больше не компенсируются. В конечном итоге ремень генератора порвется, а натяжитель износится – все эти детали придётся менять.

Для своевременного обнаружения неисправностей муфты надо знать их «симптомы». Наиболее характерными являются следующие признаки:

• появляется дребезг в салоне (опытный водитель не сможет его спутать ни с чем);
• при медленном движении автомобиль начинает вибрировать;
• ремень начинает как бы подпрыгивать;
• при включённом моторе слышен характерный свист;
• натяжитель начинает щелкать.

Если появляется хотя бы одни из этих признаков, нужно немедленно обращаться на СТО. Мастеру придется провести диагностику всего узла. Если в ходе диагностических процедур будет выявлено, что муфта вышла из строя, ее придется менять – такие узлы ремонту не подлежат.

Есть еще одна типичная неисправность, правда, она менее распространена — муфта начинает крутиться во все стороны. В этом случае при вращении якорь никак не связывается с обоймой. Диагностировать такую неисправность труднее — обязательно придется снимать генератор. Вероятная причина – недозаряд аккумулятора.

Виды поломок и их причины

Обычно обгонная муфта выходит из строя при следующих обстоятельствах:

• неисправность шкива;
• износ внутренней пружины;
• порвался ремень генератора;
• пробег более 100 тыс. км;
• неисправность обгонного механизма.

Показатели поломки

Признаки неисправности обгонной муфты генератора:

• во время работы со стороны генератора доносятся неестественные шумы;
• полное прекращение работы генератора;
• при работе кондиционера или при медленном движении машины возникает ощутимая вибрация;
• свист ремня на высоких оборотах;
• короткий треск при запуске или остановке двигателя.

Выявление дефектов

Для диагностики работы узла следует раскрутить двигатель до 4 тыс. оборотов. Затем надо включить зажигание. Необходимо прислушаться к остаточному звуку. Если он напоминает звук остановки турбины, то муфта генератора работает исправно. Если такового нет, то механизм требует замены.

Муфту можно проверить и в демонтированном состоянии, для этого надо сделать следующее:

• зажать пальцами внутреннее кольцо;
• внешнее кольцо повернуть в направления вращения ремня;
• при движении внешней обоймы муфта вышла из строя и её надо менять.

Можно проделать такой же эксперимент. Но вращать внешнюю обойму необходимо в противоположную сторону. В этом случае она, наоборот, должна вращаться. Если же этого не происходит, то деталь вышла из строя.

Визуальная и аудиальная диагностика без демонтажа

1. Включаем двигатель в холостой режим — при активном движении натяжителя ременной передачи муфта неисправна.
2. Разгоняем двигатель до 2 тыс. оборотов и отключаем. Жужжащий или свистящий звук – признак неисправности подшипников механизма. Звук треска – свидетельство износа муфты.

Методы диагностики демонтированной муфты

После того, как методы визуальной диагностики показали наличие неисправности, демонтируем муфту

. При ближайшем рассмотрении нужно заблокировать внутреннюю обойму, а внешнее кольцо – прокрутить по ходу его естественного движения при работе в системе или в обратном направлении.

Если внутренняя обойма движется – муфта изношена. Если внешнее кольцо не крутится в направлении, обратном движению ремня генератора – шкив неисправен.

Обгонно-реверсивные механизмы свободного движения при проверке должны пружинить, если внешнему кольцу задано направление прямого вращения привода, и свободно вращаться в обратном направлении. При нарушении хода муфта подлежит замене.

Виды полного привода: 4WD и AWD

Итак, можно выделить Full-time4WD, Part-time 4WD и AWD. В свою очередь, чтобы было понятно, какие особенности имеет AWD, что это такое и как работает, нужно рассмотреть данное решение в сравнении с другими похожими схемами реализации.

Первое, маркировка на автомобилях 4WD (Full-time 4WD и Part-time 4WD) и AWD — это тип полного привода (Four-wheel-drive и All-wheel-drive). Более того, система полного привода сегодня встречается не только на кроссоверах и внедорожниках, но и на легковых авто.

Каждая из этих систем имеет свои плюсы, при этом во всех случаях главное преимущество — улучшенная управляемость автомобиля при движении по скользкому дорожному покрытию и по бездорожью. Но также есть и свои минусы – большой расход топлива, усложненная конструкция трансмиссии, большие нагрузки на ходовую часть, дорогостоящее ТО и т.д.

Если рассматривать, что такое 4WD, то 4WD привод на машине, в большинстве случаев, дает возможность водителю самостоятельно выбрать, как распределить мощность между всеми колесами. Во многих автомобилях  есть возможность отключение передачи крутящего момента на одну ось,  как правило – это отключение переднего моста.

Виды 4WD приводов:

• привод Part-time 4WD — надежная и простая система, которая посредством раздаточной коробки, в зависимости от дорожных условий, предоставляет возможность выбора типа привода авто (состоит из 2WD, 4WD High, 4WD Low (пониженная). Используется на многих внедорожниках (Jeep Wrangler, Nissan Xterra, Toyota 4Runner или FJ Cruiser) и пикапах. При этом 4WD нельзя использовать при движении с высокой скоростью по сухому асфальту (обычно используется 2WD);
• привод Full-time 4WD — система используется всегда, то есть без поправки на разные дорожные условия. Система идеальна для поездок по скользким, сыпучим поверхностям. Ставится на внедорожники и кроссоверы, псевдо-спортивные легковые автомобили (улучшение динамики разгона), при этом должна быть снабжена дополнительными блокировками.
• что касается привода АВД, система АВД привода (4х4) All-Wheel Drive – тип полного привода, передающий крутящий момент на передние колеса, и только в том случае, когда  какое- либо колесо начинает проскальзывать, подключает полный привод (момент передается на задние колеса). В случае недостаточной тяги автомобиля при подключении заднего привода, распределение крутящего момента составляет 40% на заднюю ось и 60% на переднюю ось. Но есть исключения из правил, например, в автомобилях Ауди и Субару  система распределения тяги 50:50. Режим привода в зависимости от дорожной ситуации выбирает бортовой компьютер.

Следует отметить, что  автопроизводители сегодня все реже и реже используют полный привод с возможностью переключения и распределения крутящего момента, поскольку такой привод имеет большую себестоимость.

Раздаточная коробка стала редко применяться на транспортных средствах, на смену ей пришла автоматизированная электроника, которая и следит за вращением колес, контролируя максимальную эффективность работы трансмиссии автомобиля.

При этом в таких автомобилях осталась  возможность регулировки режима работы, водитель может  включить пониженную передачу крутящего момента (повышенные обороты двигателя при низкой скорости автомобиля). 

Как видно, если рассматривать AWD и 4WD, в чем отличие данных систем, какие они имеют особенности, можно сделать вывод, что каждое решение имеет ряд достоинств и недостатков. Но, несмотря на некоторые технические нюансы, обе схемы относятся к системе полного привода.

Основные отличия систем состоят в том, что:

• автомобили, оснащенные приводом AWD, по сравнению с автомобилями, оснащенными приводом 4WD, имеют несколько меньшую тягу;
• в автомобилях с AWD, по сравнению с 4WD, не хватает возможности включения пониженной передачи для распределения крутящего момента:
• полноприводный автомобиль с системой 4WD можно использовать в горной местности или в сложных дорожных условиях (песок, снег и др.), полноприводный автомобиль с системой AWD можно использовать при езде по легкому бездорожью;

Применение муфты

Механизмы свободного хода нашли широкое применение в узлах автомобилей различных производителей. Итак, обгонная муфта присутствует в:

• системах запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС): здесь устройство свободного хода является частью стартера. В момент, когда двигатель запустился и набрал рабочие обороты, муфта отключает от него стартер. Без муфты коленчатый вал двигателя мог бы повредить стартер;
• АКПП классического типа: в них механизм свободного хода является частью гидротрансформатора – устройства, которое отвечает за передачу и изменение крутящего момента от ДВС к коробке передач;
• генераторах – здесь муфта выступает в качестве защитного компонента, ограничивая передачу крутильных колебаний от коленчатого вала ДВС. Также муфта нейтрализует колебания на ремне генератора, снижает шумность ременного привода. В целом, здесь механизм свободного хода существенно продлевает срок службы генератора.

Некоторые виды обгонных муфт

Обгонные муфты, как правило, имеют несложную конструкцию. Для включения/выключения муфты не требуется каких-либо дополнительных исполнительных механизмов.

Самыми простейшими обгонными муфтами можно считать роликовые и сухариковые. Роликовая муфта получила широкое распространение в технике благодаря своей простоте, бесшумности в работе и высокой надёжности:

Обгонная роликовая муфта

Муфта состоит из двух колец – внутреннего и внешнего. В углублениях внутреннего кольца, который является ведущим валом, установлены ролики, которые под действием пружин прижимаются к канавкам на внешнем кольце, ограничивая тем самым его самостоятельное вращение, в результате чего внешнее кольцо начинает вращаться синхронно с внутренним. При достижении внешним кольцом большей угловой скорости, чем у ведущего вала, ролики под действием центробежной силы сжимают пружины, вследствие чего выходят из зацепления с внешним кольцом, которое, не передавая усилий на ведущий вал, может развивать гораздо большую угловую скорость, не повреждая возможными перегрузками весь механизм (трансмиссию).

Самым очевидным является применение обгонных муфт на велосипедах – именно благодаря этим несложным устройствам велосипедисты избавлены от необходимости всё время крутить педали. При отсутствии обгонной муфты на ведущем колесе жёсткое соединение ведомой звёздочки и ступицы колеса педали бы вынуждены всё время крутиться.

Впрочем, на «живом примере» можно более наглядно объяснить и описать принцип действия обгонных муфт, используя в качестве примеры и других образцов использования муфт, попутно рассмотрев некоторые варианты их устройств и предназначение в работе того или иного механизма.

Строение обгонных муфт:

1. Обойма наружная. Внешняя обойма зацепляется со шкивом.
2. Обойма внутренняя. Внутренняя обойма соединяется с якорем — валом генератора.
3. Ролики в два ряда. Они являются соединительными элементами наружной и внутренней обойм. Первый ряд роликов — это игольчатые подшипники. Второй ряд — это спец профилированные фигуры, свободно катающиеся в обойме и являются стопором.
4. Контактная пластина с установленной в ней сальником.
5. Втулка цилиндрическая.
6. Втулка с наклонными плоскостями.
7. Крышка пластиковая.
8. Прокладка из материала эластомер.

9. Профиль со шлицами.

Устройство и принцип действия

Рассмотрим устройство и работу механизма на примере отечественного ВАЗ 2107. Сцепление на ВАЗах, как на большинстве легковых машин, однодисковое, сухое, замкнутое. Устанавливается на маховике под алюминиевым картером, который болтами прикреплен к блоку цилиндров. Ведомый диск установлен на ступице вала коробки передач. Крутящий момент от него передается на ступицу через пружинно-фрикционный демпфер.

Выключение осуществляется гидроприводом. Главный гидроцилиндр располагается в моторном отсеке и закреплен с помощью двух гаек на шпильках педального узла. Рабочий цилиндр двумя болтами крепится к картеру сцепления. Трубопроводом они соединены между собой и с бачком для жидкости с гофрированным резиновым успокоителем.

вилку выключения сцепления

Он в свою очередь давит на диафрагменную пружину корзины. Корзина сцепления, прогибаясь на опорных кольцах, отводит от ведомого диска нажимной. В результате первичный вал КПП и коленчатый вал двигателя рассоединяются. Прекращается передача крутящего момента. При отпускании педали муфты, пружины возвращают диски в состояние плотного соприкосновения, и трение возобновляет передачу крутящего момента.