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.

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.