Как работает электромагнитная муфта полного привода

Что такое вискомуфта полного привода, как работает и для чего нужна

Важным элементом в автомобиле является вискомуфта полного привода, которая также называется вязкостной муфтой. Этот элемент входит в конструкцию трансмиссии автомобиля. Вискомуфта отвечает за функционирование механизма передачи и обеспечивает выравнивание крутящего момента колёс. Механизм важный и нужный, от его исправной работы зависит очень многое.

Что такое вискомуфта

Начнем разбираться с тем, что такое вискомуфта полного привода. Эта информация будет полезной многим автомобилистам, которые всегда хотят знать немного больше о строении и устройстве своего «железного коня». Вязкостная муфта не является новым изобретением, ведь она была изобретена в 1917 году. Правда, нашла своё применение лишь в 1964. Тогда этот механизм появился в английском авто Interceptor FF. С тех пор вискомуфта стала использоваться в качестве блокиратора для межосевого самоблокирующегося дифференциала на ТС с полным приводом на четыре колеса.

Внешний вид муфты полного привода Haldex

Главным отличием вискомуфты от гидромуфты и трансформатора является передача крутящего момента посредством особенных свойств жидкости, расположенной внутри механизма.

Как устроены и работают вязкостные муфты для трансмиссий

Для начала изучим устройство вискомуфты полного привода. Этот механизм имеет форму цилиндра, конструкция которого является герметичной. Основными компонентами конструкции являются перфорированные диски плоской формы и особенная жидкость. Диски делятся на две группы, которые отличаются соединением с валами. Одна группа дисков соединена с ведущим, другая – с ведомым. В процессе работы диски вискомуфты чередуются между собой, но находятся при этом на минимальном удалении друг от друга.

Вискомуфта в разрезе

Около 80% внутренней конструкции отводится для особенной силиконовой жидкости. Она выполняет роль связующего элемента между дисками. Для этой жидкости характерна высокая кинематическая вязкость. Вместе с этим она не обладает смазывающими свойствами. Такие особенности позволяют жидкости обеспечивать максимальное замыкание дисков при наличии разницы в угловой скорости. В этом заключается основной принцип работы вискомуфты.

Ученые создали уникальную кремнийорганическую жидкость, которая при нагреве становится менее вязкой. Силоксан при этом становится настолько густым, что у него даже появляются признаки твёрдого вещества. Это позволяет вискомуфте передавать крутящий момент при условии разной скорости вращения деталей.

Вязкостная муфта нашла широкое применение в автоматических системах, работающих по принципу полного привода. Если условия езды находятся в пределах нормы, усилие от мотора передаётся на одну ось. Через муфту подключена вторая ось, работающая в режиме свободного хода. При пробуксовке основной оси происходит блокировка вискомуфты, что вызывает распределение усилия от мотора на ведомую ось.

Когда автомобиль выезжает на ровную дорогу, жидкость возвращается в прежнее состояние, с вискомуфты снимается блокировка и вторая ось вновь работает в режиме свободного хода. Примерно так и работает вискомуфта полного привода.

Плюсы и минусы вискомуфты

Нельзя назвать вискомуфты идеальным механизмом, поскольку наряду с преимуществами располагаются и недостатки. Прежде изучим положительные особенности механизма:

• простая, даже примитивная, конструкция;
• прочность корпуса настолько высокая, что он легко может выдержать давление в 20 атмосфер;
• низкая стоимость новой детали делает её замену доступной для каждого автомобилиста;
• минимальное обслуживание;
• низкий процент поломок.

Снятая вязкостная муфта дифференциала

Разбавим эту картину отрицательными характеристиками:

• ремонтопригодность не характерна для такого механизма, потому в случае поломки выполняется замена на новый;
• длительная работа в сложных условиях повышает вероятность перегрева механизма;
• отсутствие ручной блокировки;
• неполная автоматическая блокировка;
• запоздание в срабатывании;
• невозможность подключения вискомуфты полного привода к системе ABS;
• полный привод находится в бесконтрольном состоянии;
• снижение клиренса автомобиля при установке крупногабаритных муфт.

Как бы там ни было, а вискомуфты полного привода активно используются и пока достойную альтернативу никому не удалось представить мировой общественности.

Какое масло заливать в муфту полного привода

Вискомуфта полноприводного включения подобно другим механизмам в своей работе использует смазочную жидкость, в роли которой выступает специальное масло. Все производители заявляют об отсутствии необходимости менять его на протяжении всего периода эксплуатации автомобиля. Не всегда это утверждение соответствует действительному положению вещей.

Заливаем масло в муфту полного привода

О необходимости замены масла могут свидетельствовать небольшие пинки в задней части автомобиля при выжимании педали газа или совершении поворота. Такое поведение машины может говорить об испорченном состоянии масла вискомуфты.

Выполнять замену лучше на станции техобслуживания, поскольку эта работа является не самой лёгкой. Для замены необходимо выбирать масло, которое указывается в инструкции к автомобилю. Часто так оказывается, что указанную смазку невозможно найти в продаже — с этой проблемой сталкиваются многие автомобилисты. Приходится искать замену. Достойным вариантом является смазочный материал Ravenol TF0870.

Как избежать поломки муфты

Вискомуфта полного привода при выходе из строя может серьёзно испортить автовладельцу жизнь. Её ремонт или замена не будет стоить дешево. Потому есть смысл поберечь механизм и оттянуть момент выхода из строя.

На состоянии вискомуфты полного привода негативно сказывается в первую очередь неаккуратный и агрессивный стиль езды. Необходимо избегать частого передвижения по труднопроходимым участкам. Их преодоление вызывает перегрев муфты, которой для остывания требуется до 15 минут.

Также необходимо своевременно реагировать на изменения в поведении автомобиля, которые могут свидетельствовать о нарушениях в работе муфты. Для её диагностики требуется обращение в СТО, специалисты которого точно знают, как проверить вискомуфту полного привода.

Будьте внимательны к своему автомобилю, обращайте внимание на каждую деталь, не игнорируйте изменения в его поведении и не экономьте на диагностике. Поломку вискозной муфты легче предупредить, чем устранить.

Принцип работы муфт полного привода внедорожников

В ряде систем полного привода имеется специальная муфта, при помощи которой регулируется уровень передачи крутящего момента на ось автомобиля.

Кстати, выход из строя муфты становится одной из частых причин отказа полного привода. Муфта может выйти из строя, если своевременно не осуществлять её техническое обслуживание:

• не заменять масло в муфте;
• не обращать внимания на звон подшипника.

Наибольших успехов в сфере разработки муфт полного привода добилась компания Фольксваген. Ей разработана система 4Motion, на которой следует остановиться более подробно.

Система 4Motion и муфта Haldex

Технологию начали использовать за два года до Миллениума. До этого работа полного привода немецких автомобилей базировалась на вискомуфтах.

Использование муфты Haldex стало революцией в области полного привода. Данная муфта:

• фрикционная;
• имеет большое количество дисков;
• управляется электрогидравлическим способом.

Её применение позволило создавать автомобили с автоматически подключаемым полным приводом. Кстати, муфта Haldex устанавливается сейчас не только на немецкие автомобили, но и на машины других европейских производителей.

Принцип работы

В первых поколениях муфт насос работал за счет разницы вращения осей. Он создавал необходимое давление масла. А уже под давлением масла сжимались диски муфты. Клапана и блок управления регулировали уровень давления масла.

Муфта 4-го поколения

На современные полноприводные автомобили устанавливается муфта 4-го поколения. Принцип её действия схож с принципом действия муфт предыдущих поколений. Однако в устройстве имеется уже электронный насос. Разность скоростей имеет теперь второстепенное значение, работа муфты осуществляется на основании обмена сигналами между различными датчиками и блоком управления.

Таким образом, можно отметить, что современная муфта полного привода – это достаточно эффективное устройство, позволяющее целесообразно распределять крутящий момент между осями автоматически, без участия человека.

Существенным минусом подобных муфт является то, что они, при больших нагрузках, могут выходить из строя. А их замена или ремонт – дело дорогостоящее.

Как поменять подшипник муфты полного привода

Одной из характерных болезней муфт является шум подшипника Причем, актуально это, как для старых вискомуфт так и для современных элетроуправляемых. Если подшипник начинает звенеть, то его нужно менять, чтобы не было более серьезных последствий. Сделать это можно и в домашних условиях. Главное – иметь определенные теоретические знания и прямые руки. Конечно, технология ремонта несколько отличается, в зависимости от марки и модели машину. Но общий принцип таков:

• Необходимо загнать машину на яму или вывесить на подъемнике.
• Идентифицировать под днищем машин кардан и редуктор. К редуктору крепится сама муфта. Часто проводят еще и ряд операций по отсоединению элементов системы полного привода друг от друга. Такие манипуляции облегчают снятие муфты. Заодно, можно провести профилактику и остальных элементов системы.
• На всякий случай слить масло с редуктора.
• Демонтировать муфту и извлечь подшипник.
• Удалить во всех доступных местах всю ржавчину, которая образовалась за время работы старого подшипника.
• Установить новый подшипник на то место, где ему полагается стоять, правильно его сориентировав.

Инструкция, стоит повторить, получилась довольно общей и короткой. Но в каждом конкретном случае возникают свои особенности и сложности. У кого-то, например, новый подшипник не становится на место, тогда можно задействовать в ремонте, с большой долей аккуратности, кувалду или молоток.

Какое масло заливать в муфту полного привода

В зависимости от марки и модели автомобиля, в муфте полного привода необходимо менять масло после 30 и 60 тысяч пробега, в некоторых источниках встречается цифра в 100000 километров. Но лучше не затягивать. Сам процесс замены масла не вызывает серьезных трудностей. В муфте имеется сливное отверстие и заливная горловина. Процесс замены масла достаточно типичен:

• открыть сливное отверстие, слить масло;
• залить свежее масло в заливную горловину;
• убедиться, что масла залито достаточно.

Стоит подчеркнуть, что самые распространенные муфты Haldex расположены в главной передаче. Зафиксированы случаи, когда при техническом обслуживании авто сервисмены путали заливные и сливные отверстия самой муфты и редуктора, что приводило не к смертельным, но к неприятным последствиям.

Безусловно, тем, кто обслуживается в официальных автосервисах, не стоит ломать голову над поиском необходимого масла для муфты.

Что касается остальных, тех, кто любит и желает обслуживать машину собственными руками, рекомендуются следующие варианты:

• заехать на официальный автосервис и узнать, какое масло используют местные специалисты;
• зайти на форум, посвященный конкретной марке и модели автомобиля, и задать вопрос там;
• связаться с разработчиками той или иной муфты и уточнить информацию у них.

Ни в коем случае нельзя тянуть с заменой масла в муфте. Осуществлять замену необходимо в те сроки, которые предусмотрены технической документацией на автомобиль.

Схема полного привода с электромагнитной муфтой

На многих автомобилях полный привод подключаемый. Так же устроен и полный привод на автомобилях Чери Тигго, привод на задние колеса здесь подключаемый автоматически, через электромагнитную муфту.

Муфта управляется блоком управления полным приводом. Принцип работы электромеханической муфты практически такой же как и у сцепления. При подаче напряжения на муфту диски внутри муфты прижимаются друг к другу и через них начинает передаваться крутящий момент на задние колеса.

Полный привод подключается на чери тигго только в момент пробуксовки передних колес, причем примерно после второго проворота колеса. Когда надобность в полном приводе отпадает, он отключается. Так же привод отключается при превышении определенного порога скорости, потому что работа муфты не рассчитана на большие скорости.

На панели приборов чери есть лампа проверки полного привода. При включении зажигания лампа загорается и производится самотестирование системы. Если все в порядке, то лампа гаснет. При наличии неисправностей лампа продолжит гореть.

К сожалению никаких опозновательных знаков того, что привод включился, в машине нет. Но вы без труда это поймете, когда застрянете и начнете буксовать. Когда привод задних колес подключится, вы почувствуете легкий толчок, и машина начнет неспеша былазить из завала.

Крутящий момент к задним колесам передается через раздаточную коробку (2), передний кардан (4), электромагнитную муфту (5), задний кардан (6), редуктор (7) заднего моста и приводы задних колес.

Схема трансмиссии полного привода автомобиля

1 — коробка передач, 2 — раздаточная коробка, 3 — приводы передних колес, 4 — передняя карданная передача, 5 — электромагнитная муфта, 6 — задняя карданная передача, 7 — редуктор заднего моста, 8 — приводы задних колес.

Раздатка жестко крепится на картере коробки передач. Приводом для раздатки служит коробка дифференциала. Сама раздаточная коробка двухступенчатая. Межосевой дифференциал в раздатке отсутствует, а перераспределение момента между осями выполняет электромагнитная муфта в зависимости от дорожных условий.

Валы карданных передач сделаны из тонкостенной стали. Электромагнитная муфта передает крутящий момент на задние колеса только когда муфта частично или полностью блокируется от сигнала блока управления полным приводом.

Блок управления полным приводом расположен под сиденьем водителя. Блок привода получает информацию от блока управления двигателем и на основании полученных данных включает или отключает муфту, подавая или снимая таким образом крутящий момент к задним колесам.

Блок получает следующую информацию:

— нагрузка двигателя (от ЭБУ двигателя)

— продольное ускорение автомобиля (от датчика ускорения под консолью панели приборов)

— скорость движения автомобиля и разность частоты вращения колес (от колесных датчиков)

— режим торможения (от блока ABS)

Электромагнитная муфта не нуждается в обслуживании.

Полный привод кроссоверов Renault и Nissan: экспертный разбор «За рулем»

«За рулем» рассказывает, как устроена полноприводная трансмиссия на многочисленном семействе кроссоверов альянса Рено-Ниссан и можно ли ее реально перегреть при езде по бездорожью.

Renault > Kaptur

Renault > Duster

Renault > Koleos

Nissan > X-Trail

Nissan > Terrano

Nissan > Qashqai

Чтобы разобраться в особенностях полноприводных кроссоверов, начать надо, как ни странно, с их моноприводных собратьев.

Итак, современный переднеприводной кроссовер — это обычный автомобиль с кузовом хэтчбек или универсал с несколько увеличенными в диаметре колесами и немного (всего на 25 — 75 мм) подросшим клиренсом. Кроме того, он чаще всего создается на платформе популярного легкового автомобиля. На всех созданных таким образом кроссоверах двигатель расположен поперечно, а ведущими колесами, конечно, будут передние.

Однако не все фирмы соглашаются с наличием только таких «недоприводных» кроссоверов в гамме выпускаемых автомобилей.

Полный привод современного кроссовера

Практика показывает, что рецепт создания полноприводного кроссовера у всех непремиальных фирм получается примерно одинаковым. Двигатель установлен поперечно в правой части моторного отсека. Коробка передач (безразлично, механика, вариатор или автомат), естественно, также получается установленной поперечно — только уже перед водителем. Все валы внутри нее также располагаются поперек продольной оси автомобиля. А приводной вал, который передает крутящий момент на заднюю ось, проходит вдоль этой оси, через всю машину. Поэтому необходимо применение углового редуктора спереди и карданного вала, идущего к задней оси.

Карданный вал соединен с муфтой, управляющей передачей момента на заднюю ось. Далее, поскольку вращение нужно передать под углом 90 градусов, неизбежно применение второго углового редуктора, совмещенного с дифференциалом. От дифференциала приводы передают вращение задним колесам. Такая схема используется на автомобилях фирмы Nissan (Terrano, Qashqai, X-Trail) и Renault (Duster, Kaptur и Koleos).

После первичного и вторичного валов коробки передач установлена главная передача, которая понижает частоту вращения до необходимой для вращения колес. Напомним, что связь с приводами передних колес не прямая, а через дифференциал.

Коробка передач, будь она автоматическая, вариатор или с ручным переключением, несколько отличается от обычной, устанавливаемой на переднеприводные автомобили. Слева в коробку передач входит шлицевая и цилиндрическая часть корпуса внутреннего шарнира привода левого колеса. Тут все как у любой переднеприводной машины. А вот с правой стороны потребовалось подсоединить привод правого колеса и осуществить, как это принято говорить применительно к грузовикам, «отбор мощности» для привода задней оси.

Для более компактного размещения узлов применена схема, при которой привод на заднюю ось происходит от шлицев, нарезанных в отверстии коробки дифференциала. Пристыкованная к коробке передач раздаточная коробка на самом деле представляет собой обычный угловой редуктор с гипоидной передачей. Единственное не совсем традиционное решение — это применение полого ведущего вала. Принята такая конструкция для того, чтобы пропустить внутри проходной вал, на шлицевой конец которого и надевается корпус внутреннего шарнира привода правого колеса.

Карданная передача служит для передачи крутящего момента от раздаточной коробки к заднему редуктору под изменяющимися углами и призвана компенсировать колебания, которые испытывает силовой агрегат, подвешенный на относительно мягких опорах.

На подрамнике задней независимой подвески закреплен редуктор заднего моста. Крутящий момент через два одинаковых привода передается задним колесам. В заднем редукторе расположены главная передача с дифференциалом и электромагнитная муфта.

Главная передача — гипоидная. Ведущая шестерня главной передачи выполнена заодно с валом, шлицевой конец которого соединен со ступицей управляющего сцепления электромагнитной муфты. Вал ведущей шестерни установлен на двух роликовых конических подшипниках. Ведомая шестерня главной передачи крепится к фланцу коробки дифференциала специальными болтами. Дифференциал передает крутящий момент на приводы задних колес и допускает вращение приводов с разными угловыми скоростями. Это позволяет колесам при их повороте проходить разные по длине пути без проскальзывания. Коробка дифференциала вращается в двух конических роликовых подшипниках. В коробке дифференциала установлены две полуосевые шестерни и два сателлита, находящиеся в постоянном зацеплении. Сателлиты вращаются вокруг оси, зафиксированной в коробке дифференциала.

К картеру главной передачи болтами крепится корпус электромагнитной муфты подключения полного привода. Фрикционная электромагнитная муфта предназначена для подключения задней оси по команде от модуля управления полным приводом. Ведущая часть муфты соединена с карданным валом, который, напомним, вращается всегда, когда вращается шестерня главной передачи коробки передач. Ведомая часть муфты шлицами соединена с валом ведущей шестерни главной передачи. Для управления силой сжатия дисков муфты применен кулачковый механизм, изменяющий прижимное усилие. Подаваемое на соленоид муфты напряжение вызывает смыкание дисков муфты и подключение задней оси. Величина передаваемого крутящего момента регулируется силой сцепления фрикционных дисков в муфте.

Здесь применен своего рода сервопривод, то есть происходит управление значительными усилиями при небольшом управляющем воздействии. Аналог в электротехнике — это реле. Управляющая электромагнитная муфта вызывает перемещение пластины. В канавках специально подобранного клинового профиля расположены шарики. Смещение шариков вызывает расклинивание их в канавках и осевое перемещение другой пластины, которая сжимает в свою очередь главную муфту. Крутящий момент передается на ведущий вал редуктора заднего моста.

Технические особенности муфты:

• Муфта передает крутящий момент и на переднем и на заднем ходу, т.к. канавки, расклинивающие шарики, выполнены симметричными.
• Для срабатывания муфты нужно хотя бы небольшое «отставание» задних колес от передних.
• Электромагнит управляется подачей импульсов напряжения; усилие регулируется с помощью широтной модуляции этих импульсов.
• При подаче неполного питания на электромагнит муфта обеспечивает неполное замыкание и способна к провороту.
• При полной подаче напряжения даже полностью замкнутая муфта может передавать момент, ограниченный силами трения в муфте.
• Датчиков температуры в муфте нет, и выключение ее «по перегреву» происходит, когда блок управления достаточно длительное время «видит» через датчики ABS, что при полном питании на муфте задние колеса все равно не вращаются, а передние вращаются со значительной скоростью.

Особенности эксплуатации полноприводного автомобиля Renault/Nissan

• В режиме 2WD напряжение на муфту не подается ни при каких режимах движения.
• Недопустима установки сзади колес меньшего наружного диаметра. В противном случае не будет происходить подключение задней оси вплоть до значительной пробуксовки колес передней.
• Вне зависимости от включенного режима управления трансмиссией все валы, все редукторы, все пары шестерен в части трансмиссии от коробки передач и до задних колес автомобиля всегда вращаются. Так что значительной экономии топлива в режиме 2WD на хороших дорогах ожидать не следует. И, тем не менее, самый правильный режим летом на шоссе — 2WD.
• Эксплуатация автомобиля с заблокированной муфтой на асфальте вызовет ее нагрев и износ, а также перерасход топлива, износ шин и трансмиссии. По инструкции Дастер блокирует муфту до 80 км/ч. Ниссан Икс-Трейл — до 40 км/ч. После превышения порога система переходит в режим AUTO.
• При буксировке прицепа следует повышать давление в задних колесах, чтобы получить хотя бы небольшой крутящий момент на них в режиме AUTO.

Что может сломаться?

Передний редуктор, у которого не просто потекли уплотнения, а началось разрушение подшипников и шестерен, проще всего заменить контрактным. Цена будет в пределах 8000 — 15 000 рублей.

Задний редуктор намного сложнее по конструкции и массивнее. Потому и цены на контрактный редуктор могут достигать 20 000 рублей. Тут лучше подстраховаться и перебрать редуктор, прежде чем ставить на автомобиль.

Выводы

Полный привод был чем-то экзотическим в начале и середине нулевых. Теперь кроссоверы составляют значительную часть автопарка. Полноприводные автомобили концерна Рено-Ниссан имеют не очень сложный и довольно надежный полный привод. Большое количество бэушных запчастей на рынке облегчает ремонт. И тем не менее помните, что этот привод не служит для ежедневного «джипования». Его предназначение — иногда проехать там, где не проберется моноприводная машина. Берегите и правильно используйте свой кроссовер, и он послужит вам верой и правдой много лет.