Sprzęgło wiskotyczne (VCU)

Sprzęgło wiskotyczne to szczelne, wypełnione cieczą urządzenie przenoszące moment obrotowy między dwoma obracającymi się wałami zawsze wtedy, gdy pojawia się między nimi różnica prędkości. Zyskało rozgłos jako prosty, samoczynny sposób rozdziału napędu w pojazdach z napędem na cztery koła oraz uzyskiwania efektu ograniczonego poślizgu w mechanizmach różnicowych, bez potrzeby stosowania czujników, elektroniki czy działania kierowcy. Jego atrakcyjność tkwiła w elegancji: czysto mechaniczny element, który nie robi nic podczas normalnej jazdy, a mimo to reaguje w chwili, gdy koło zaczyna tracić przyczepność.

Wewnątrz urządzenie zawiera dwa naprzemiennie ułożone zestawy cienkich, perforowanych lub szczelinowanych płytek stalowych — jeden zestaw osadzony na wielowypuście wału wejściowego, drugi na wyjściowym — zanurzonych w silikonowej cieczy o wysokiej lepkości, w hermetycznie zamkniętej obudowie. Gdy oba wały obracają się z tą samą prędkością, płytki obracają się razem i niemal żaden moment obrotowy nie jest przenoszony. W chwili pojawienia się różnicy prędkości obrotowej płytki ścinają znajdującą się między nimi silikonową ciecz. To ścinanie wytwarza ciepło i powoduje, że ciecz gęstnieje, a w przypadku tak zwanego efektu skokowego (hump) rozszerza się i chwilowo mocniej blokuje płytki, gwałtownie zwiększając moment obrotowy przenoszony przez sprzęgło.

Dla kierowcy zachowanie to jest w dużej mierze niewidoczne, lecz cenne. W układzie napędu na cztery koła załączanym na żądanie sprzęgło znajduje się między główną osią napędową a pomocniczą; jeśli koła głównej osi buksują na mokrej lub luźnej nawierzchni, powstała różnica prędkości sprawia, że sprzęgło usztywnia się i przekazuje moment obrotowy do tyłu lub przodu, na oś, która wciąż ma przyczepność. Ta sama zasada wewnątrz mechanizmu różnicowego ogranicza, o ile szybciej jedno koło może obracać się względem drugiego, poprawiając trakcję przy wyjściu ze śliskiego zakrętu lub ruszaniu z miejsca.

Sprzęgła wiskotyczne pojawiały się w szerokiej gamie pojazdów od lat 80. XX wieku, od kompaktowych hatchbacków z dorywczym napędem na cztery koła po kombi i sportowe sedany wykorzystujące centralne sprzęgło między osią przednią a tylną. Ceniono je za zwartość, wytrzymałość i bezobsługowość, a integrowały się z łatwością z poza tym konwencjonalnymi układami napędowymi.

Ich główną słabością jest czas reakcji. Ponieważ przeniesienie momentu obrotowego zależy od narastania różnicy prędkości i nagrzania cieczy, sprzęgło reaguje dopiero po wystąpieniu pewnego buksowania i nie da się go załączyć z wyprzedzeniem. Długotrwały lub silny poślizg może przegrzać silikon, a zużyta lub nieszczelna jednostka może się albo zatrzeć, albo całkowicie utracić działanie; takich usterek nie da się ekonomicznie zregenerować i wymagają wymiany.

Z tych powodów sprzęgło wiskotyczne zostało w dużej mierze wyparte przez sterowane elektronicznie wielopłytkowe pakiety sprzęgłowe, takie jak jednostki typu Haldex, które potrafią zmieniać stopień załączenia natychmiast i z wyprzedzeniem pod kontrolą oprogramowania. Pozostaje jednak ważnym punktem odniesienia, blisko związanym z centralnym mechanizmem różnicowym, mechanizmem o ograniczonym poślizgu i wielopłytkowymi układami rozdzielczymi, które pełnią porównywalne role w rozdziale momentu obrotowego innymi środkami.