No Image

Электромагнитная муфта полного привода

СОДЕРЖАНИЕ
2 просмотров
21 января 2020

Описываемый ниже тип включения полного привода настолько распространён, что перечень всех автомобилей, где он устанавливается будет достаточно обширным.
Renault Duster, Nissan Qashqai, Mitsubishi Outlander, Hyundai Tucson, Hyundai Creta (upd. в комментариях поправили, что на Creta стоит муфта другого типа), Ford Escape, Mazda CX-5 — это лишь некоторые из тех, что на слуху. В основном, конечно же, это так называемые "паркетники", где установка полноценных раздаточных коробок невозможна из-за плотной компоновки. Так же малые габариты и простота управления позволяют устанавливать муфты этого типа и на совсем маленькие автомобили типа Mini Cooper. Однако и это далеко не вся область применения. Точно такие же муфты (правда, открытого типа и покрупневшие в размерах) можно обнаружить и в составе "взрослых" раздаточных коробок (например Borg Warner 4405 для Ford Explorer или Borg Warner 4406 для Ford Expedition/Lincoln Navigator).
Устройство муфты.

Конструктивно муфту можно разделить на три части:
— электромагнитная муфта для активации функции полного привода управляемая внешним электронным блоком;
— кулачковая муфта, предназначение которой — преобразование разницы крутящих моментов на входном и выходном валу в усилие сжатия фрикционного пакета;
— фрикционная муфта посредством которой и передаётся основной крутящий момент от входного вала к выходному.

На большинстве автомобилей все эти муфты (за исключением неподвижной катушки) заключены в герметичный корпус в который залита специальная трансмиссионная жидкость. Сделано это из-за слишком разных требований к маслам используемых в гипоидных зубчатых передачах (главная пара) и в передачах с использованием фрикционных материалов.
Для простоты представления процессов рассмотрим работу муфты на примере работы в режиме принудительного полного привода. В этом случае алгоритмы работы электроники управляющей включением электромагнитной муфты можно опустить.

При включении принудительного полного привода происходит подача напряжения на катушку электромагнитной муфты (6). Якорь (3) электромагнитной муфты притягивается к катушке и смещаясь по шлицам обоймы кулачковой муфты (2) входит в зацепление с корпусом муфты образуя жёсткую кинематическую связь обоймы (2) с входным валом. Вторая обойма (1) кулачковой муфты постоянно зацеплена с выходным валом посредством шлицов.

Пока вращение входного и выходного валов синхронно (езда по твёрдому покрытию с хорошим сцеплением) ничего не происходит. Но как только возникает пробуксовка передней оси, входной вал смещается вперёд относительно выходного. Это приводит к смещению шарика (5) кулачковой муфты в бороздках. А так как бороздки имеют переменную глубину (скосы) шарик начинает давить на обоймы обгонной муфты. Обойма (2) упирается в корпус. Обойма (1) имеющая нажимной диск начинает сжимать фрикционную муфту. Сила сжатия будет расти до того момента пока угловые скорости входного и выходного валов не выравняются. То есть конструкция муфты такова, что при её срабатывании никакой пробуксовки (больше чем это достаточно для срабатывания кулачковой муфты, т.е. считанные градусы) в муфте нет. Как только начинается пробуксовка, обоймы кулачковой муфты смещаются ещё больше и фрикционный пакет сжимается с бОльшей силой пока пробуксовка муфты не будет устранена.
Правда тут есть нюанс. На дорогих спортивных авто в конструкцию муфты вносят дополнительное усовершенствование. Между якорем (3) и корпусом муфты устанавливается ещё один "первичный" (primary) пакет фрикционов. Тогда за счёт модуляции сигнала на катушке (6) появляется возможность контролировать блокировку обоймы муфты (2) допуская её некоторое проскальзывание. Тем самым появляется возможность гибко перераспределять крутящий момент между передней и задней осью. Необходимо это для изменения поведения в повороте (баланс между избыточной и недостаточной поворачиваемостью) у машин претендующих на гордое звание раллийных или спорт-каров. К недорогим паркетникам это никоим образом не относится. Там муфта работает просто по принципу вкл/выкл. Однако, "дорогие технологии" постепенно становятся более доступными и есть основания надеяться, что вскоре можно будет заняться подобной тонкой настройкой и бюджетных авто.

Но тогда возникает закономерный вопрос: как же тогда возникает перегрев муфты? А возникает он по совокупности факторов.
1. Трение во фрикционном пакете при включении муфты хоть и минимально по времени, но всё есть. Учитывая передаваемый момент и цикличность включений-выключений муфты (на некоторых режимах езды и неправильной буксовки, о чём ниже) выделение тепла может достигать значительных величин.
2. Нагрев электромагнитной катушки. Он достаточно мал, чтобы вызвать перегрев даже будучи включённой значительное время, но всё же тоже вносит вклад.
3. Нагрев в результате проскальзывания якоря (3) по корпусу муфты. Это не является штатным функционированием, но может возникать при резком включении муфты. Например, при езде на высоких скоростях по нестабильным покрытиям в режиме 4WD AUTO. При этом время включения фрикционной муфты (то есть время проскальзывания в ней) увеличивается, а значит и увеличивается тепловыделение в ней.
Интересен так же способ, которым контроллер определяет температуру муфты. Датчиков температуры муфты на большинство указанных авто не устанавливается, тем не менее контроллер как-то определяет температуру. А определяет он её по изменению сопротивления катушки, то есть по изменению тока протекающего через неё. Сопротивление меди увеличивается с ростом температуры. Изменение составляет около 25% при увеличении температуры на 60°C. Электроника просто измеряет изменение силы тока при приложенном напряжении и высчитывает сопротивление. По изменению сопротивления можно вычислить температуру. Измерения не являются абсолютно точными (измерения калиброванным датчиком будут заведомо точнее), но более чем достаточными для выявления перегрева.
При выключении муфты обесточивается катушка (6), под действием пружинного диска якорь муфты "отлипает" от корпуса муфты. Тем самым пропадает кинематическая связь между входным валом и обоймой кулачковой муфты (2), она получает возможность свободного вращения относительно корпуса на игольчатом подшипнике (4). Шарик (5) кулачковой муфты под действием сил реакции сжатого фрикционного пакета стремится занять устойчивое положение в углублении обойм (1) и (2), а так как препятствующих ему это сделать сил нет (обойма (2) свободно вращается), он "распускает" кулачковую муфту, а та в свою очередь — фрикционный пакет. Муфта разблокирована.
Теперь ещё один нюанс. Так как механическая блокировка приводится в действие от разницы в частотах вращения хвостовиков переднего и заднего мостов учитывается не пробуксовка какого-то конкретного колеса на оси, а средняя арифметическая скорость вращения левого и правого колёс осей. То есть, например, при диагональном вывешивании при активной работе газом за счёт инерции вывешенных колёс скорости вращения входного и выходного валов муфты будут периодически выравниваться и меняться местами вызывая смещение шарика (5) кулачковой муфты и разблокировку фрикционной муфты. аналогичные процессы будут происходить и при "дрифтинге" и, само собой разумеется, при смене направления движения.
Из этого следует, что дифференциал заднего моста с блокировкой сильно облегчил бы жизнь муфте полного привода. Количество ненужных включений-выключений сильно бы сократилось.
Теперь обсудим, что будет происходить в муфте при износе её компонентов.
Кулачковая муфта — практически вечная. Ей как и подшипникам грозит только контактная усталость и выкрашивание пятна контакта шарика с канавками, но даже и с такими дефектами она будет работать ещё достаточно долго вплоть до полного разрушения, так как относительные скорости шарика и обойм ничтожно низкие.
Износ якоря (либо фрикционных дисков первичного пакета, неравномерный, либо с задирами) и его контактной поверхности на внутреннем корпусе муфты приведёт к пробуксовке обоймы кулачковой муфты (2) и неполному сжатию фрикционного пакета. Как правило сопровождается это заметными рывками в трансмиссии под большой нагрузкой. Однако такой вид износа достаточно редок (помним, что относительные скорости входного и выходного валов невысоки, а при штатной "мягкой" эксплуатации и вообще около нуля).
Износ фрикционного пакета муфты до какого-то момента компенсируется кулачковой муфтой. Просто увеличиваются ходы её обойм до блокировки муфты. Но когда предел будет достигнут кулачковая муфта превратится в подшипник. При этом будут слышны достаточно громкие щелчки всякий раз, когда шарики будут проскакивать углубления в обоймах. При этом так же возможны рывки в трансмиссии но гораздо более вялые нежели в предыдущем случае.
Подведём итог. В достоинства муфты занесём простоту конструкции, минимум движущихся частей (а те, что есть, движутся с невысокими относительными скоростями), простоту управления без применения дорогих сервоприводов, герметичность конструкции (никаких выходящих наружу тяг и валов управления), плавность включения, опция управления передаваемым на задние колёса моментом. Недостаток по сути один — отсутствие возможности постоянного жёсткого подключения полного привода.
P.S. А вот видео с конструкцией муфты полного привода ранних Дастеров:

Читайте также:  Штуцер обратки форсунки камаз


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.

Читайте также:  Чем смазать петли на воротах

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.
  • Аккуратно все собрать в правильном порядке и загерметизировать.
  • 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.
    Читайте также:  Через сколько чистить дроссельную заслонку


    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.

    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.

    Комментировать
    2 просмотров
    Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

    Это интересно
    No Image Автомобили
    0 комментариев
    No Image Автомобили
    0 комментариев
    No Image Автомобили
    0 комментариев
    Adblock detector