Самоблокирующийся дифференциал (вязкостная муфта)

Самоблокирующийся дифференциал на основе вискомуфты относится к типу дифференциалов повышенного трения. Действие вязкостной муфты основано на изменении свойств особого геля, густеющего при нагреве, который возникает в результате пробуксовке узла.

История изобретения вязкостной муфты

Вискомуфту изобрел в 1917 американец Мелвин Северн. Механизм не вызвал особого интереса, и применять его в конструкции автомобиля начали лишь 1964 году. Впервые в конструкции межосевого дифференциала вискомуфта появилась на автомобиле Interceptor FF английской компании Jensen. Устройство наконец было оценено по достоинству и нашло широкое применение в самоблокирующихся межосевых и межколесных дифференциалах легковых автомобилей с постоянным полным приводом на все колеса.

Применение блокировки на основе вискомуфты породило термин "паркетник", то есть джип, на котором не стоит съезжать с асфальтированной дороги

В качестве самоблокирующегося дифференциала вискомуфту устанавливали на  Jeep Grand Cherokee, Range Rover HSE, Toyota Rav4, Subaru Impreza.

Для чего дифференциалу нужна блокировка?

При проезде поворота, внутреннее и внешнее колеса на одной оси проходят разный путь. Если два колеса жестко соединить между собой, заставив двигаться строго синхронно, колесо, идущее по внутренней траектории, будет проскальзывать. В результате увеличатся нагрузки на трансмиссию, ухудшиться управляемость, сильно ускорится износ резины, вырастет расход топлива. Для обеспечения разности скоростей вращения на ведущей оси применяют дифференциал.

Дифференциал, распределяющий крутящий момент между колесами на одной оси называют межколесным, а распределяющий момент между мостами называют межосевым.

Свойства вискомуфты широко используются не только в конструкции блокировки дифференциала, но и в соединении механического вентилятора системы охлаждения с приводным шкивом

Но применение дифференциала в автомобиле на ряду с положительным эффектом принесло и ряд неудобств. Основное - снижение способности автомобиля перемещаться по бездорожью и по льду. Если одно из колес ведущей оси автомобиля стоит на льду, а другое на асфальте, тронутся с места автомобиль с обычным ("открытым") дифференциалом, (особенно, с задним приводом) вероятней всего, не сможет. Стоящее на льду колесо будет вращаться с большой скоростью, а второе колесо останется неподвижным. Для борьбы с этим фактором было придумано множество блокировок разной конструкции.

Конструкция и принцип работы самоблокирующегося дифференциала на основе вискомуфты

Для улучшения сцепления колес с дорогой в сложных условиях и на бездорожье, производители автомобилей стали внедрять различные конструкции блокируемых и самоблокирующихся дифференциалов. Одним из вариантов является самоблокирующийся дифференциал из вискомуфты.

Принцип работы вискомуфты основан на способности специальной силиконовой жидкости расширяться при нагреве и сгущаться.

Вискомуфта представляет собой пакет круглых плоских фрикционных дисков, установленных внутри герметичного корпуса. В пакете есть диски двух типов, соединенные с ведущим и ведомым валами соответственно. На поверхности дисков есть отверстия и небольшие выступы. Пакет дисков собран так, чтобы ведомые и ведущие диски чередовались между собой и находились на малом расстоянии. Внутренняя полость муфты заполнена силиконовым гелем.

Жидкость для ремонта вискомуфт называют вискогелем. Ее можно приобрести в специализированном магазине по продаже масел

При равномерном движении ведущего и ведомого валов диски вискомуфты вращаются с одинаковой скоростью, не перемешивая силиконовую жидкость. Когда скорость одного из колес увеличивается, происходит интенсивное перемешивание и разогрев геля, в результате чего увеличивается его вязкость. Сила трения между молекулами жидкости стремится уровнять угловую скорость вращения дисков и сопряженных с ними валов. При высокой разности скоростей жидкость становится очень вязкой, при этом муфта блокируется почти полностью, а крутящий момент, передаваемый от ведущего к ведомому валу через пластины пакета, достигает максимума.

Плюсы и минусы конструкции

Вязкостные свойства жидкости в корпусе муфты зависят от интенсивности ее перемешивания, поэтому на практике выстроить график усиления блокировки крайне сложно. По этой причине самоблокирующийся дифференциал с вискомуфтой - достаточно непредсказуемый и ненадежный узел.

Вискомуфта обладает инерционностью, склонна к перегреву, и при торможении автомобиля оказывает негативное влияние на работу антиблокировочной системы тормозов. Кроме того, по мере нарастания пробега гель постепенно теряет свойства, и после продолжительного использования дорогостоящую муфту приходится менять.

Эффективность вискомуфты зависит от диаметра дисков и объема силиконовой жидкости в корпусе, поэтому установка такого дифференциала увеличивает габариты ведущего моста и уменьшает дорожный просвет автомобиля.

К плюсам вискомуфты относится простота конструкции и отсутствие необходимости ее обслуживания - внутренняя полость герметична, и не требует долива или замены жидкости.