Муфта холостого хода

Устройство и принцип работы обгонной муфты

Муфта свободного хода или обгонная муфта – это механическое устройство, основная задача которого – предотвращение передачи крутящего момента к ведущему валу от ведомого в моменты, когда ведомый вал начинает вращаться более быстро. Муфта также используется в тех случаях, когда необходимо передать крутящий момент лишь в одну сторону. Рассмотрим принцип действия, компоненты муфты, а также ее преимущества и недостатки.

Принцип работы муфты

Разберем принцип действия роликовой муфты свободного хода, так как данная разновидность этого механизма наиболее распространена в автомобильной промышленности.

Роликовая муфта свободного хода делится на две полумуфты: первая полумуфта жестко зафиксирована на ведущем валу, вторая полумуфта соединена с ведомым валом. При вращении ведущего вала по часовой стрелке ролики муфты из-за действия силы трения и пружин перекатываются в узкую часть зазора между двумя полумуфтами. После этого происходит заклинивание, при этом крутящий момент начинает передаваться от ведущей полумуфты к ведомой.

При вращении ведущей полумуфты против часовой стрелки ролики перекатываются в широкую часть зазора между двумя полумуфтами. Происходит разъединение ведущего и ведомого валов, при этом момент также перестает передаваться.

Исходя из принципа работы, отметим, что роликовая муфта свободного хода передает крутящий момент лишь в одном направлении. При вращении в другую сторону муфта просто прокручивается.

Устройство и основные компоненты

Рассмотрим устройство и компоненты двух основных разновидностей обгонных муфт – роликовой и с храповым механизмом.

Простейшая роликовая муфта свободного хода состоит из следующих компонентов:

1. внешняя обойма со специальными пазами на внутренней поверхности;
2. внутренняя обойма;
3. пружины, располагающиеся на внешней обойме и предназначенные для выталкивания роликов;
4. ролики, передающие крутящий момент за счет силы трения при заклинивании муфты.

Храповая обгонная муфта

В храповой обгонной муфте вместо пазов на внутренней поверхности внешнего кольца используются зубья, которые имеют упор с одной стороны. При этом оба кольца заклинивает специальная собачка, прижимающаяся к внешнему кольцу с помощью пружины.

Преимущества и недостатки

Обгонная муфта имеет следующие преимущества:

• автоматическое включение и отключение механизма (муфта не нуждается в наличии приводов управления);
• с помощью механизмов свободного хода упрощаются конструкции узлов и агрегатов машины;
• простота конструкции.

Принцип работы обгонной муфты

Отметим, что обгонная муфта с храповым механизмом более надежна, чем устройство с роликами. При этом храповый механизм является ремонтопригодным, в отличие от механизма с роликами. Попытки починить роликовую обгонную муфту – это пустая трата времени, так как она является неразборным узлом. Обычно при ее поломке устанавливается новая аналогичная деталь. При монтаже новой роликовой муфты нельзя применять ударные инструменты, так как механизм может заклинить.

Обгонная муфта не лишена недостатков. Минусы роликового механизма свободного хода следующие:

• невозможность регулирования;
• строгая соосность валов;
• повышенная точность изготовления.

Обгонная муфта с храповым механизмом имеет следующие недостатки:

• Главный недостаток – удар при зацеплении собачки с зубьями. Из-за этого такой тип механизма свободного хода не может быть применен в узлах, работающих с большими скоростями, или в случаях, когда требуется большая частота включений.
• Храповый механизм вращается с характерным шумом. Отметим, что сейчас имеются механизмы, в которых собачка при движении по часовой стрелке не задевает храповое колесо и, соответственно, не издает шума.
• Из-за больших нагрузок зубья храпового колеса стираются, после чего обгонная муфта выходит из строя.

Применение муфты

Механизмы свободного хода нашли широкое применение в узлах автомобилей различных производителей. Итак, обгонная муфта присутствует в:

• системах запуска двигателя внутреннего сгорания (ДВС): здесь устройство свободного хода является частью стартера. В момент, когда двигатель запустился и набрал рабочие обороты, муфта отключает от него стартер. Без муфты коленчатый вал двигателя мог бы повредить стартер;
• АКПП классического типа: в них механизм свободного хода является частью гидротрансформатора – устройства, которое отвечает за передачу и изменение крутящего момента от ДВС к коробке передач;
• генераторах — здесь муфта выступает в качестве защитного компонента, ограничивая передачу крутильных колебаний от коленчатого вала ДВС. Также муфта нейтрализует колебания на ремне генератора, снижает шумность ременного привода. В целом, здесь механизм свободного хода существенно продлевает срок службы генератора.

Что такое обгонная муфта — устройство и принцип работы

Обгонная муфта (еще ее называют муфтой свободного или холостого хода, разгонной) – это деталь, которая не допускает передачу крутящего момента от одного элемента конструкции к другому. Ее широко используют в промышленности и других областях. Однако чаще всего ее можно встретить в автомобилях, мотоциклах. Там деталь является частью генератора. Благодаря обгонной муфте его надежность и срок службы существенно повышаются. Поговорим более подробно, зачем она нужна, как устроена и работает, какие плюсы дает ее использование и какие могут возникнуть неисправности.

Для чего нужна обгонная муфта

В современных автомобилях очень много различных периферийных электрических и электронных устройств, которые раньше конструкция транспортного средства не предусматривала. Это и кондиционер, и система инжекторного впрыска топлива, и электронный блок управления. Вполне естественно, что потребление электрического тока бортовой сетью существенно увеличилось – его стало требоваться больше. А чтобы вырабатывать больше электричества, нужен генератор больших размеров.

Тут-то и кроется корень проблемы. Для вращения более тяжелого ротора необходимо куда большее усилие. Однако двигатель работает неравномерно: присутствуют небольшие паузы. Они обусловлены сутью функционирования цилиндров. Невооруженным глазом их не заметить – продолжительность составляет всего несколько миллисекунд. Но на работе генератора они сказываются:

• из-за неравномерной нагрузки на передаточный ремень он быстро изнашивается;
• по причине неравномерного вращения ротора возможны скачки напряжения в бортовой электросети.

Таким образом, после того, как генераторы стали более мощными и тяжелыми, возникла потребность в стабилизации их работы. В качестве детали, которая предназначена для того, чтобы сделать вращение более ровным, стали использовать обгонную муфту. На самом деле это далеко не новое изобретение. Она широко применяется в велосипедах для того, чтобы педали не вращались во время движения по инерции. Теперь ее стали применять и в автомобилях. Ранее она тоже в них использовалась, только устанавливали ее не в генератор, а в стартер.

Принцип работы и устройство обгонной муфты

Обгонная муфта имеет достаточно простое устройство. Если взглянуть на чертеж детали, можно увидеть, что она состоит всего из 3 конструктивных элементов:

• внешняя обойма;
• стопорные ролики;
• внутренняя обойма.

Принцип действия детали довольно прост. К внешней обойме подсоединяется ремень, который передает вращение на генератор. К внутренней – ось ротора. Стопорные ролики устроены таким образом, что при движении внешней обоймы они сцепляются с ней и приводят в движение внутреннюю. Вместе с ней начинает вращаться ротор. Когда в работе двигателя происходит пауза, ролики перестают сцепляться с внешней обоймой. В разных моделях устройства это реализовано по-разному – где-то они поворачиваются боком, где-то уходят в специально выточенные канавки. После этого внутренняя обойма продолжает движение по инерции, а не стопориться вместе с коленвалом. Это обеспечивает снижение нагрузки на передаточный ремень, а также поддержание более или менее постоянного уровня напряжения в бортовой электрической сети транспортного средства.

Когда двигатель вновь приходит в движение, топорные ролики опять зацепляются с внешней обоймой. Вращение ротора продолжается.

Похожие статьи

Виды обгонных муфт

Обгонные муфты бывают нескольких видов.

• Роликовая. Одна из самых простых и надежных разновидностей. Основным элементом в ней являются ролики, которые размыкают две обоймы. Ее конструкция и принцип работы описаны выше.
• Многодисковая. Принцип работы этой разновидности устройства больше напоминает функционирование трансмиссии. Основа конструкции – подпружиненные диски. При отсутствии нагрузки они лишь слегка соприкасаются друг с другом и обеспечивают относительно свободное вращение. При увеличении прижимаются, что позволяет вращать ротор с помощью передаточного ремня.
• Шестеренная. Получила наибольшее применение в стартерах. Состоит из передвигающейся по оси муфты и гайки. В отсутствии нагрузки муфта находится в состоянии покоя и обеспечивает свободное вращение. При ее подаче муфта передвигается по оси, а затем закручивает гайку. Таким образом, становится возможна передача движения.
• Храповая. Пожалуй, самая простая разновидность обгонной муфты. Механизм состоит из обоймы с зубцами и, собственно, муфты, на которой также имеется один зубец. Зубцы имеют наклон, который выполнен таким образом, что муфта может вращаться свободно, но при подаче нагрузки обойма начинает приводить ее в движение. Чаще всего используется в стартерах.
• Односторонняя (также ее именуют кулачковая, управляемая). Состоит из двух полумуфт. Они соединяются при подаче нагрузки на вал и обеспечивают передачу крутящего момента. В остальное время возможно свободное вращение.

Следует отметить, что существует множество других разновидностей муфт свободного хода. Только применяют их не в генераторе и стартере, а в других узлах машины (например, автоматическую – в системе подаче топлива, блокировочную – в АКПП, электромагнитная – в компрессоре, редукторная – в редукторе, выключения – в сцеплении).

Преимущества и недостатки

Плюсы обгонной муфты очевидны. Она:

• позволяет значительно продлить срок службы передаточного ремня и самого генератора;
• стабилизирует напряжение в бортовой электросети машины.

Однако использование устройства имеет и свои недостатки:

• его невозможно регулировать;
• нормальное функционирование детали возможно только при условии строгого соблюдения соосности;
• при производстве должны точно соблюдаться все требования нормативов, в противном случае деталь окажется бракованной и не сможет должным образом выполнять свои задачи.

Как заменить муфту генератора

Обгонную муфту в случае неисправности можно заменить самостоятельно. Однако нужно иметь в виду, что понадобиться специальный ключ. Его можно приобрести в любом автомобильном магазине. Он представляет собой короткую штангу с насадкой типа Torx или в виде шестигранника. На противоположном конце ключа расположена головка для воротка, которая предназначена для удержания от проворачивания шкива.

Для проведения процедуры требуется выполнить следующие действия:

• снять генератор;
• с помощью ключа открутить муфту;
• установить на ее место новую, зафиксировать;
• смонтировать генератор обратно.

В некоторых случаях снимать генератор совсем не обязательно. Это нужно делать только в ситуациях, когда головка ключа не пролезает к муфте.

Менять муфту своими руками рекомендуется только в тех случаях, если водитель полностью уверен в успехе своих действий. Как уже говорилось, нормальное функционирование устройства возможно исключительно при обеспечении идеальной (или почти идеальной) соосности. Добиться этого во время установки детали в условиях гаража бывает непросто. Поэтому лучше доверить демонтаж старого и установку нового устройства сотрудникам автосервиса. Стоить процедура будет недорого.

Возможные неисправности

Чаще всего обгонная муфта страдает от следующих неисправностей.

• Поломка шкива. Внутренняя часть этого элемента конструкции перестает зацепляться со стопорными роликами полностью или частично. В результате генератор перестает вращаться или существенно ослабляет свое вращение.
• Износ пружины. Неисправность может возникнуть на многодисковых муфтах, конструкция которых подразумевает наличие пружины. Если она изнашивается, сила, с которой прижимаются друг к другу диски устройства, уменьшается. В результате энергия с передаточного ремня на ротор передается не в полном объеме, напряжение в бортовой сети транспортного средства становится меньше.
• Поломка обгонного механизма. Стопорные ролики тоже могут выйти из строя. Это может выражаться как в их неспособности уйти в пазы или повернуться, обеспечив свободное вращение, так и в постоянном нахождении в подобной позиции. Результат – или постоянное вращение генератора, или полное отсутствие такового. Также возможны промежуточные варианты.
• Износ. При пробеге транспортного средства свыше 100 000 километров муфта попросту изнашивается. Каждый из ее элементов в силу этого начинает функционировать хуже. Результат – ненормальная работа генератора.

О неисправности детали могут свидетельствовать следующие симптомы:

• посторонние звуки, доносящиеся из генератора;
• генератор совсем не работает;
• при работе двигателя на высоких оборотах можно услышать характерный свист;
• при запуске или остановке мотора доноситься отчетливый треск;
• при передвижении на небольшой скорости можно ощутить вибрацию (также нередко она возникает при включении кондиционера);
• в бортовой электросети автомобиля резко меняется напряжение.

Муфта не ремонтируется, вследствие чего осуществляется ее полная замена.

Подведем итог

Обгонная муфта отвечает за передачу крутящего момента на генератор. Она разобщает шкив и ротор, обеспечивая свободное вращение последнего. Это позволяет стабилизировать работу генератора, предотвратить его преждевременный износ, а также выровнять напряжение в бортовой электрической сети транспортного средства. О поломке детали может свидетельствовать стук, свист на малых оборотах, вибрация при медленной езде. В таких случаях ее нужно менять.

Для чего нужна обгонная муфта генератора на самом деле?

Добрый день. В сегодняшней статье я расскажу, для чего на самом деле, нужна обгонная муфта генератора. Как проявляются ее неисправности и, что будет, если она заклинит.

Традиционно для нашего сайта, статья содержит множество фото и видео материалов и будет интересна широкому кругу читателей.

Краткий ответ:

Обгонная муфта нужна только на автомобилях оборудованных автоматическими натяжителями ремня, чтобы, при резком уменьшении оборотов двигателя, ремень не спадал. Подробнее ниже.

Как работает обгонная муфта?

Все катались в детстве на велосипеде? Всем знакомо, что при помощи педалей, вращение передается на колесо, а вращение колеса, в свою очередь, не передается на педали. Т.е. передача крутящего момента возможна только в одном направлении.

Точно также работает и обгонная муфта. Только она оптимизирована для работы на больших оборотах и сделана гораздо компактнее.

Пример конструкции и работы обгонной муфты:

Для чего на самом деле нужна обгонная муфта?

На большие сайтов рассказывается редкостная ерунда о том, что обгонная муфта нужна для лучшей сохранности ремня генератора и генератора, так как при работе двигателя возникают пульсации, и ремень то растягивается, то сжимается. Пишут про то, что особенно важно, чтобы она была на генераторе дизельного двигателя т.к. там эти пульсации на порядок выше и т.п. ерунда, что с внедрением муфты срок службы ремня увеличивается в 10 раз. Сложилось впечатление, что все статьи написаны технически безграмотными журналистами, не знающими устройство автомобиля.

Все гораздо проще. Двигатель вращается довольно линейно. Маховик отлично стабилизирует его работу и при оборотах выше холостого хода, я бы считал, что для ремня и навесного оборудования, двигатель вращается с одинаковой скоростью во время всего оборота.

Якорь генератора является самым тяжёлым элементом раскручиваемым ремнем, и при этом он является наиболее огибаемым:

Естественно, сила трения (сцепления) ремня с генератором значительна. Сам якорь, за счёт массы, обладает довольно большой инерцией. Если двигатель резко уменьшит обороты, генератор по инерции протянет ремень вперёд.

Если автомобиль оборудован автоматическим пружинным натяжителем ремня, он резко денется т.к. генератор своим вращением выбирает его свободный ход. Выглядит это примерно вот так:

При этом велик риск соскакивания ремня генератора.

Все точка. Вот для этого нужна обгонная муфта.

Какие неисправности бывают у обгонной муфты?

Заклинивание.

Это самая распространенная неисправность. Наступает после 100-150 тысяч километров пробега. К сожалению, обгонная муфта является необслуживаемой и имеет конечный ресурс.

Заклинивание неприятно тем, что почти никак не проявляется, до того момента пока ремень не достигнет критического износа (разве что натяжитель дергается). После того как износ ремня станет запредельным он или заскрипит или соскочит.

Проскальзывание.

При слабом проскальзывании обгонной муфты, генератор не будет развивать полной мощности. Вы увидите это по индикатору напряжения, затрудненному запуску и снижению яркости фар.

Если вовремя не принять меры, обгонная муфта полностью потеряет связь с якорем генератора и будет вращаться сама по себе.

Вы увидите это по горящему индикатору отсутствия заряда:

С большой долей вероятности, проскальзывание обгонной муфты генератора будет сопровождаться свистом и шумом.

Естественно, при такой неисправности долго ездить не выйдет. Можно просто встать посреди дороги или не завести машину после стоянки.

Как проверить состояние обгонной муфты?

На снятом генераторе это делается просто — стопорим отвёрткой якорь и вращаем за шкив. Если шкив не вращается — обгонная муфта заклинила.

Если шкив свободно вращается в обе стороны — обгонная муфта проскальзывает.

При исправной обгонной муфте шкив будет проворачиваться только в одну сторону.

Вот вам видео, как проверить обгонную муфту на генераторе со снятым ремнем (кстати эта муфта уже шумит и скоро с ней будут проблемы):

Если генератор установлен на машине, обгонную муфту проверяют, проворачивая якорь генератора тонкой отвёрткой. Все аналогично! Но точность такой проверки не высока, так как невозможно прочувствовать люфт.

Заключение.

На этом у меня сегодня все. Я надеюсь, что статья полностью ответила на вопрос, зачем нужна обгонная муфта генератора. Если у вас остались вопросы или если вы хотите дополнить статью, пишите комментарии.

Типичные неисправности обгонной муфты генератора

Статья о неполадках в работе обгонной муфты генератора автомобиля: принцип работы детали, типичные неисправности, процесс замены. В конце статьи — видео о том, как проверить муфту.

Содержание статьи:

• Что такое муфта генератора: виды и конструктивные особенности
• Обгонная муфта: принцип работы
• Типичные неисправности механизма свободного движения и методы их диагностики
• Пошаговая инструкция по замене механизма свободного движения
• Видео о том, как проверить муфту

Из-под капота часто слышатся посторонние звуки, по характеру которых можно определить вид возникшей неисправности. Одним из таких характерных шумов является потрескивание, аналогичное треску электричества. Связан такой шум с выходом из строя генератора или одной из его частей – муфты. Что это за деталь, как понять, что ресурс муфты выработан, и запчасть нуждается в замене?

Что такое муфта генератора: виды и конструктивные особенности

В современных легковых и малотоннажных транспортных средствах продолжением неподвижного шкива генератора является муфта свободного хода, которая компенсирует возникающие в ходе вращения коленчатого вала вибрации, делает возможным быстрое снижение и набор оборотов двигателя при резких перепадах нагрузки. То есть, обеспечивает электрогенератору «свободный ход».

Механизмы свободного движения бывают двух видов:

• муфты свободного хода — устройства, которые благодаря особому сцеплению, вращаются только в прямом направлении;
• обгонно-реверсивные муфты генератора, которые вращаются в одном направлении и могут незначительно смещаться в обратном нормальному движению.

Такие механизмы свободного движения не являются взаимозаменяемыми, поэтому при замене подбирают соответствующий транспортному средству тип изделия. Однако конструктивные особенности у муфт обоих видов схожи и имеют общие поломки и неисправности.

Муфта свободного хода генератора состоит из следующих элементов:

• пластмассовый кожух;
• ролик;
• наружная обойма;
• пружина;
• плунжер;
• внутренняя обойма;
• пружинный упор;
• приводная шестерня;
• якорный вал стартера

Обгонная муфта: принцип работы

В отличие от автомобилей старой конструкции с неподвижным шкивом, современные транспортные средства с механизмом свободного хода генераторов увеличивают полезный срок использования ремня генератора, что существенно снижает его естественный износ.

Изменения крутящего момента передаются на шкив ремнем ГРМ. Шкив вращается по инерции и не сразу реагирует на изменение крутящего момента, передаваемого ремнем. При снижении оборотов ремень замедляется, а шкив еще не успел сбросить инерционный момент – и между ними происходит взаимодействие. Высокая температура при трении подвижных частей разрушает ремень ГРМ. Механизм свободного движения компенсирует это состояние следующим образом:

При торможении и падении количества оборотов двигателя ролики размыкаются. Наружная втулка снижает число оборотов, а внутренняя продолжает движение. Ремень генератора и его шкив двигаются независимо друг от друга, а это значительно снижает нагрузку на ремень.

Типичные неисправности механизма свободного движения и методы их диагностики

Как и все подвижные механизмы, обгонная муфта подвержена естественному износу, механическим повреждениям, засорениям и загрязнениям или некачественно проведенным сервисным работам по обслуживанию генератора.

Как определить, что шкив свободного хода вышел из строя:

• при запуске мотора появляется шум;
• в процессе эксплуатации транспортного средства от ремня генератора исходят щелчки;
• сам ремень движется рывками и вибрирует.

Визуальная и аудиальная диагностика без демонтажа

Включаем двигатель в холостой режим — при активном движении натяжителя ременной передачи муфта неисправна.

Методы диагностики демонтированной муфты

После того, как методы визуальной диагностики показали наличие неисправности, демонтируем муфту. При ближайшем рассмотрении нужно заблокировать внутреннюю обойму, а внешнее кольцо – прокрутить по ходу его естественного движения при работе в системе или в обратном направлении.

Обгонно-реверсивные механизмы свободного движения при проверке должны пружинить, если внешнему кольцу задано направление прямого вращения привода, и свободно вращаться в обратном направлении. При нарушении хода муфта подлежит замене.

Пошаговая инструкция по замене механизма свободного движения

Заключение

Нецелесообразность ремонта обгонной муфты объясняется ее низкой стоимостью. В отдельных случаях выполняют мелкий ремонт в виде замены вкладышей или роликов.

Средний срок службы обгонной муфты составляет 100 000 км пробега. Однако при интенсивной эксплуатации транспортного средства в тяжелых дорожных условиях срок может существенно сократиться. Поэтому при обнаружении одного из явных признаков неисправности механизма свободного движения необходимо провести диагностику всего генераторного узла и заменить изношенные детали на новые.

Как видим, в замене муфты нет ничего сложного. Но неопытному автолюбителю мы все же рекомендуем обратиться в специализированный автосервис.

Видео о том, как проверить муфту: