Что такое обгонная муфта – устройство и принцип работы

28.12.2021

Муфты свободного хода еще называют обгонными. Входят в механические трансмиссии. Служат в качестве препятствия на пути передачи момента вращения между валами (ведущим и ведомым). Применяют их также при необходимости передачи тягового усилия в одностороннем порядке. Главный их плюс – автоматическая смена рабочего режима. Поскольку изменение состояния зависит от хода вращения, то такое устройство нередко называют направленным.

Устройство и конструкционные особенности

В основном используют роликовые муфты и с храповиком.

Простое роликовое устройство включает:

  • наружное кольцо со специальными выемками с внутренней стороны;
  • внутреннее кольцо;
  • ролики;
  • выталкивающие пружины наружного кольца.

Храповые устройства имеют также 2 кольцевые части. Но выемки наружных колец заменены зубчатыми выступами с односторонней опорой. Кольца заклинивают с помощью специальной собачки с пружинным прижимным приспособлением.

Роликовые устройства востребованы в автомобилестроении, состоят они из 2 полумуфт. Принцип работы следующий:

  • когда вал (ведущий) начинает вращаться в направлении по ходу стрелки часов, трение и сила пружинного механизма провоцируют перекачивание роликов в зазор между 2-я полумуфтами, узкую его часть. Устройство заклинивает, что приводит к передаче от ведущей полумуфты крутящего момента к ведомой;
  • вращения в обратную сторону направляют ролики к широкой части зазора и валы разъединяются. При этом момент вращения не передается, а сама обгонная деталь просто прокручивается.

Где применяются?

Обгонные устройства используют в работе:

  • пусковых систем двигателей внутреннего сгорания в автомобилях. Муфта входит в состав стартера и отключает его при запуске и наборе рабочих оборотов двигателя. Это предотвращает выход из строя стартера из-за воздействия коленчатого вала двигателя;
  • классических автоматических коробок передач. Обгонное устройство входит в состав гидродинамического трансформатора, в зоне ответственности которого находится передача момента вращения коробке передач двигателем;
  • генераторов. Устройства свободного хода ограничивают усилия колебаний вращений, нейтрализуют вибрацию на генераторном ремне, уменьшают уровень шума привода, способствуют продлению срока эксплуатации генераторов;
  • турбоустановок. Обгонными муфтами автоматически зацепляют турбинные роторы и приводы ВПУ, когда падают обороты вследствие выключения турбоагрегатов, и расцепляют, когда турбины запускаются и набирают обороты;
  • велосипедов без фиксированных передач. Муфты являются частью задних втулок;
  • других устройств.

Изобретение муфты: исторические факты

Дебютом обгонной муфты было ее применение Ван Анден Декстером в 1869 году для велосипедной втулки в переднем колесе.  Патент «Усовершенствование велосипеда» зафиксировал право на данное изобретение.

Альтернативные названия

Муфту называют еще:

  • фривилом (Freewheel);
  • трещоткой;
  • бендиксом.

Разновидности

В зависимости от использования муфты бывают:

  • обгонными – предполагает самостоятельный выход из зацепления при более интенсивном оборачивании ведомого элемента в сравнении с ведущим. Выполняют функцию передачи момента. Используют в автомобильных стартерах;
  • индексирующими – предполагает преобразование возвратно-поступательных движений во вращения с перерывами, в результате чего вал оборачивается шаг за шагом. Выполняют функцию фиксации. С их помощью подают материал в текстильное оборудование, а также применяют в бумажной промышленности.  
  • стопорами обратного хода – предполагают обеспечение только односторонних вращений по инерции, блокируя обороты в противоположном направлении. Выполняют тормозную, блокирующую функцию. Применяют в области машиностроения.

Как долго работает?

В среднем узлы с муфтами рассчитаны на прохождение сотни тысяч км. Но иногда приходится делать замену детали и раньше.

Признаки неисправности

Нарушить нормальную работу обгонного механизма может грязь, вода, которая попадает внутрь узла. Провоцируется изнашивание подшипников, роликов, предназначенных для блокировки обратного движения. Поскольку в муфтах немного составляющих элементов, которые могут выйти из строя, то и неисправностей детали не так много:

  • заклинивание – одно из самых часто встречающихся проблем. При этом подшипниковые детали, элементы внутренней обоймы муфты изнашиваются, и она прекращает выполнять свой функционал. Признаком может быть появление посторонних звуков, а также рывков при работе мотора;
  • не взаимосвязанное оборачивание обойм на постоянной основе по причине износа внутренних частей устройства свободного хода. Приводит к проблемам с заряжанием генератора, неудовлетворительной работе электрической системы. Проявляется, например, в автомобилях снижением яркости свечения фар, срабатыванием индикатора проблем с АКБ на панели приборов;
  • разрушение муфты полностью. Ролики, отвечающие за блокирование и свободное прокручивание шкива при разности скоростей коленчатого вала и ротора в генераторе, может заклинить, что приводит к срыву обоймы. В результате может деформироваться вал вместе с системой ременного привода.

Заклинивание частей муфты может приводить к срыву и разрушению механизма. Нельзя оставлять без внимания:

  • свистящие звуки при высоких оборотах;
  • вибрацию либо толчки на медленном ходу, малых скоростях;
  • потрескивание на старте либо при остановке мотора.

Как заменить муфту генератора?

Заменить обгонную муфту в генераторе не так просто. Процесс усложняется следующими моментами:

  • Для выполнения действий необходим специальный инструментарий.  
  • Нередко есть необходимость в съеме генератора, поскольку при небольшом пространстве под капотом нет возможности простой замены такой одной детали.
  • При заклинивании устройства оно сложно демонтируется. И не имея опыта, можно вывести из строя весь генератор.

Снимают муфты специальными головками:

  • в форме «звездочки», зачастую с 6-ю лучами. Обгонную деталь зацепляют за внутреннее кольцо и откручивают;
  • воротком с наконечником Torx для фиксации генераторного вала. Зачастую пользуются головкой с индексом 50. Иногда на помощь обычному ключу может прийти болт (17). Его вставляют в пазы кольца.

При замене:

  • головку в форме «звездочки» вставляют в шкив;
  • на «звездочку» накидывают ключ;
  • вставляют вороток, цепляя генераторный вал;
  • фиксируют с помощью ключа;
  • работают ключами в противоположных направлениях. Муфту прокручивают в одном направлении, а генераторный вал – в противоположную сторону либо удерживают в неподвижном состоянии.

В случае сильного заклинивания демонтировать муфту без снятия генератора невозможно. После чего используют еще тиски для фиксации воротка.

Как выбрать и установить устройство свободного хода?

Генераторный шкив с муфтой и без нее внешне выглядит одинаково. По этой причине подбор обгонного устройства имеет свои нюансы. Подбирают с учетом:

  • VIN-кода авто;
  • номера оригинального устройства;
  • модели.

С помощью двух признаков можно визуально отличить шкивы с муфтой и без нее. На узле с обгонной деталью:

  • в наличии крышка черного цвета, служащая пыльником и защитником от загрязнений, влаги;
  • отсутствует в отличие от обычного шкива крепежная стопорная гайка, поскольку узел с муфтой накручивают на генераторный вал.

Производители совершенствуют устройства. Например, прерыватель для генераторов с обгонными муфтами более эффективно справляются с рывками ремня за счет дополнительного пружинного механизма внутри узла.

Если проблема генератора в муфте и есть готовность к ремонту, то придется установить новое устройство, демонтировав неисправное.   

При установке выполняют следующие действия:

  • отсоединение «минуса» от АКБ;
  • ослабление генераторного ремня;
  • откручивание крепежной гайки муфты;
  • снятие неисправного обгонного устройства;
  • замена новой деталью;
  • затягивание муфты, приложив усилием примерно 80 Нм.

Преимущества и недостатки

У обгонных муфт целый ряд достоинств:

  • механизм запускается и отключается в режиме автомата (не требуется управляющих приводов);
  • подобные детали упрощают узловые конструкции и машинные агрегаты;
  • простота устройства.

Важно знать, что храповые механизмы считаются надежнее по сравнению с роликовыми устройствами. Кроме того, ремонтируются именно детали с храповиком, а роликовые – требуют замены. Починка невозможна, поскольку они неразборные.

Монтаж приобретенной роликовой детали требует применения специального инструментария.

Наряду с плюсами подобные муфты имеют и минусы. Из основных недостатков выделяют:

  • неприемлемость регулировки;
  • требовательность к строгому совпадению осей двух валов;
  • наличие высоких требований к точности изготовления.

Для устройства с храповиком свойственны такие минусы:

  • могут не выдержать удара во время зацепления собачки за зубья. По этой причине подобную разновидность устройств не используют в системах, которые требуют работы на высоких скоростях, либо в часто запускаемых конструкциях;
  • шумность работы храповых механизмов. Хотя уже на рынке есть практически бесшумные устройства данного типа. В них собачки, перемещаясь по ходу часовой стрелки, не вступают во взаимодействие с храповым колесом;
  • стирание храповых колес под действием интенсивных нагрузок. Это приводит к выходу из строя обгонных муфт с храповиком. Поэтому данный вид нельзя перегружать.