Viskózní spojka – Encyklopedie časopisu Za volantem

Viskózní spojka je viskózní spojka, součást převodovky vozidla, mechanismus pro přenos a vyrovnávání točivého momentu. Na rozdíl od kapalinové spojky a měniče točivého momentu využívá viskózní spojka jiný princip činnosti. V tomto zařízení se krouticí moment nepřenáší prostřednictvím dynamických vlastností toku tekutiny, ale pomocí viskózních vlastností tekutiny vyplňující vnitřní prostor viskózní spojky. Používá se jako mechanismus automatické uzávěrky diferenciálu.

Historie vynálezu

Viskózní spojka byla vynalezena v roce 1917 v USA Melvinem Severnem, ale v té době se nepoužívala. V roce 1964 byla viskózní spojka poprvé instalována jako automatická uzávěrka středového diferenciálu na vůz Interceptor FF od anglické firmy Jensen. Od poloviny 60. let našly viskózní spojky široké uplatnění v diferenciálech s omezenou svorností u osobních automobilů se stálým pohonem všech kol.

Zařízení a princip činnosti

Viskózní spojka je sada plochých kulatých kotoučů instalovaných uvnitř utěsněného pouzdra. Sada kotoučů se skládá ze sady hnacích kotoučů připojených k hnací hřídeli a sady hnaných kotoučů připojených k hnané hřídeli. Na povrchu kotoučů jsou výstupky a otvory. Sada kotoučů je vytvořena tak, že se hnané a vodicí kotouče viskózní spojky střídají a jsou umístěny v extrémně malé vzdálenosti od sebe.
Dilatantní kapalina vyplňující vnitřní dutinu tělesa spojky, obvykle na bázi silikonu (viskózní organokřemičitá látka), má při intenzivním míchání schopnost houstnout. Kromě toho má taková kapalina při zahřátí vysoký koeficient roztažnosti, což zvyšuje účinnost viskózní spojky, protože při míchání dochází k dodatečnému tlakovému účinku na spojkové kotouče, které se pod vlivem zahřáté kapaliny „slepují“ (to znamená, že jsou přitlačovány proti sobě expandující kapalinou).
Při rovnoměrném pohybu hnacího a hnaného hřídele se kotouče viskózní spojky otáčejí stejnou rychlostí. Nedochází k promíchání kapaliny, takže to neovlivňuje balení disku. Jakmile se jeden z hřídelí začne otáčet rychleji než druhý, začnou se kotouče viskózní spojky vůči sobě otáčet. Kapalina vyplňující skříň spojky se intenzivně promíchává, její viskozita se zvyšuje a výsledné třecí síly mezi částicemi kapaliny mají tendenci vyrovnávat úhlové rychlosti kotoučů. Při velmi velkém rozdílu otáček se kapalina stává natolik viskózní, že získává vlastnosti pevné látky – viskózní spojka se prakticky zablokuje a krouticí moment přenášený z hnací na hnanou hřídel přes desky balíku dosahuje svého maxima.

Výhody a nevýhody viskózní spojky

Viskozitní vlastnosti kapaliny plnící viskózní spojku závisí na intenzitě jejího míchání, a tedy na rozdílu úhlových rychlostí rotujících kotoučů. Ale neexistuje lineární závislost těchto vlastností, takže nelze předvídat brzdný koeficient spojkových kotoučů. Z tohoto důvodu mají diferenciály s omezeným prokluzem s viskózními spojkami nízkou účinnost. Diferenciály na bázi viskózních spojek (bez použití volného ozubeného diferenciálu) se u moderních automobilů vůbec nepoužívají z důvodu nízké účinnosti viskózních spojek a jejich objemné konstrukce. Protože účinnost viskózní spojky závisí na průměru kotoučů a objemu kapaliny vyplňující skříň, montáž tohoto mechanismu zvětšuje rozměry hnací nápravy a vede ke snížení světlé výšky vozidla.
Mezi výhody viskózní spojky patří jednoduchost konstrukce (se zvýšenými požadavky na přesnost výroby – např. pouzdro viskózní spojky musí zajistit těsnost při zvýšení vnitřního tlaku na 15 atmosfér). Viskózní spojky nevyžadují údržbu po celou dobu životnosti vozidla. Pokud je viskózní spojka vadná, vymění se za novou.

Aplikace viskózních spojek

Viskózní spojky nebyly použity jako axiální diferenciály na sériových vozidlech. Na některých osobních vozech (příkladem jsou Lancia Thema a Lancia Dedra 2000 Turbo) jsou instalovány viskózní spojky jako mechanismus pro automatickou uzávěrku diferenciálu volné převodovky. Hlavní aplikací viskózních spojek je instalace jako mezinápravový samosvorný diferenciál na terénní osobní vozidla. Kromě toho lze viskózní spojku použít jak jako samosvorný diferenciál (příklady: Jeep Grand Cherokee, Range Rover HSE), tak jako pomocnou automatickou uzávěrku spolupracující s bezpřevodovým diferenciálem.
Instalace viskózní spojky je nejjednodušší a nejlevnější způsob synchronizace točivého momentu mezi dvěma hnacími nápravami – přední a zadní. Vzhledem k tomu, že rozdíl točivého momentu za normálních podmínek vozovky je malý, je účinnost a přesnost viskózní spojky často dostatečná k tomu, aby zabránila prokluzování předních kol vůči zadním kolům (například, když se auto pohybuje po velmi nerovném terénu, když jeden pár kol obíhá oblouk, objíždí překážku na silnici a druhý se v tu chvíli pohybuje přímočaře).
V současné době výrobci automobilů obecně opouštějí používání viskózních spojek a volí spojky Haldex s nuceným ovládáním, protože použití viskózní spojky se systémem ABS je problematické.