Муфта свободного хода: в каких случаях действительно стоит задуматься о его установке на колеса

Некоторые виды обгонных муфт

Обгонные муфты, как правило, имеют несложную конструкцию. Для включения/выключения муфты не требуется каких-либо дополнительных исполнительных механизмов.

Самыми простейшими обгонными муфтами можно считать роликовые и сухариковые. Роликовая муфта получила широкое распространение в технике благодаря своей простоте, бесшумности в работе и высокой надёжности:

Обгонная роликовая муфта

Муфта состоит из двух колец – внутреннего и внешнего. В углублениях внутреннеего кольца, который является ведущим валом, установлены ролики, которые под действием пружин прижимаются к канавкам на внешнем кольце, ограничивая тем самым его самостоятельное вращение, в результате чего внешнее кольцо начинает вращаться синхронно с внутренним. При достижении внешним кольцом большей угловой скорости, чем у ведущего вала, ролики под действием центробежной силы сжимают пружины, вследствие чего выходят из зацепления с внешним кольцом, которое, не передавая усилий на ведущий вал, может развивать гораздо большую угловую скорость, не повреждая возможными перегрузками весь механизм (трансмиссию).

Самым очевидным является применение обгонных муфт на велосипедах – именно благодаря этим несложным устройствам велосипедисты избавлены от необходимости всё время крутить педали. При отсутствии обгонной муфты на ведущем колесе жёсткое соединение ведомой звёздочки и ступицы колеса педали бы вынуждены всё время крутиться.

Впрочем, на “живом примере” можно более наглядно объяснить и описать принцип действия обгонных муфт, используя в качестве примеры и других образцов использования муфт, попутно рассмотрев некоторые варианты их устройств и предназначение в работе того или иного механизма.

Преимущества и недостатки

Сначала о плюсах вискомуфты:

•  простейшая конструкция;
•  прочный корпус, выдерживающий давление до 20 атмосфер;
•  доступная стоимость из-за простоты конструкции;
•  не требует обслуживания, обычно эксплуатируется без поломок в течение всего срока службы автомобиля.

Основные недостатки вискомуфты:

•  невозможность ремонта (если вязкостная муфта сломалась, ее меняют на новую);
•  опасность перегрева при длительной работе;
•  отсутствует возможность ручной блокировки;
•  неполное автоматическое блокирование;
•  срабатывание с запозданием;
•  несовместимость с антиблокировочной системой тормозов (ABS);
•  отсутствие контроля за полным приводом;
•  крупные муфты сильно уменьшают клиренс.

Самостоятельная замена обгонной муфты

Данное устройство заменить не так-то просто. Здесь нужен набор специальных инструментов. Да даже и обладая ими, этот процесс может доставить немало трудностей. Некоторые модели машин имеют слишком маленькое расстояние между кузовом и генератором. В таком случае ключ может просто не поместиться.

Необходимый инструмент

Для того, чтобы правильно снять муфту, потребуется специальный инструмент. Ключ для снятия обгонной муфты генератора состоит из частей:

1. Биты. На одном конце есть шестигранник, на другом — запрессованная головка под вороток. Она проворачивает и удерживает шкив;
2. Насадки с многогранниками. Служит для установки внутреннего шлица муфты. С другой стороны имеется шестигранник для откручивания крепёжных частей.

Снятие муфты

Чтобы проделать данное действие, необходимо ослабить ремень генератора. Затем надо открутить ту гайку, которая держит муфту. Это устройство неразборное и ремонту не подлежит. Чтобы снять муфту, надо удерживать вал шкива с помощью подходящего инструмента.

Далее вал ротора генератора нужно провернуть против часовой стрелки, если резьба на шкиве расположена справа. Для шкива с левосторонней резьбой — по часовой стрелке. Делают это при помощи динамометрического ключа.

Замена обгонной муфты в приводе вспомогательных агрегатов

Защитный колпачок непригоден к повторному использованию. При установке новой муфты его надо заменить, предварительно убедившись в правильном креплении нужного устройства.

Установка муфты

Новая муфта устанавливается на место снятой с той же последовательностью

Важно при этом не пользоваться ударными инструментами — это может стать причиной поломки

Проверка работы новой муфты заключается в том, что её надо покрутить в разные стороны. Она должна вращаться только в одну сторону. При повороте в противоположную сторону муфта движется вместе со шкивом генератора.

Храповой механизм из образовательного конструктора Lego

С помощью образовательных конструкторов можно собирать модели с храповым механизмом. В данном примере храповик собран из стандартного зубчатого колеса и собачки, состоящей из трех деталей (штифта, красного фиксатора и короткой оси). Зубчатое колесо приводится в движение ручкой

Важно подобрать такой угол собачки относительно зубчатого колеса, чтобы происходил надежный зацеп при обратном вращении

В следующем примере перекидная собачка используется в модели механического вентилятора, собранного из набора Lego Education EV3. В момент поднятия груза храповой механизм препятствует случайному разматыванию нити. Далее собачка перекидывается на другую сторону, чтобы не мешать работе вентилятора.

Механический вентилятор из Lego EV3

В примере с катапультой на противоположном конце от собачки установлен длинный рычаг. Под весом длинного конца рычага собачка упирается в зубчатое колесо и блокирует вращение оси. Катапульта выстрелить не может. Стоит надавить на длинный рычаг вверх и собачка выйдет из зацепления, разблокировав ведущую ось.

Механическая катапульта из Lego EV3

Инструкцию к катапульте можно скачать по этой ссылке.

Как проверить обгонную муфту генератора?

Явным симптомом того, что муфта и ремень выходят из строя, является дребезг в салоне (водитель ни с чем не спутает это звук) и существенная вибрация при медленном движении транспортного средства (либо тогда, когда авто находится на тормозе или передаче).

Проверить исправность обгонного механизма можно следующим образом:

• открыть капот ТС, завести автомобиль;
• раскрутить примерно до четырех тысяч оборотов двигатель;
• отключить зажигание.

После этого необходимо прислушаться к своему «железному коню». Если вы слышите некий остаточный звук, напоминающий звук остановки турбины, значит, муфта функционирует вполне адекватно, и проблема не в ней. Если же указанного характерного «звучания» не наблюдается, вероятнее всего, обгонная муфта выработала свой ресурс.

Мнение эксперта
Руслан Константинов
Эксперт по автомобильной тематике. Окончил ИжГТУ имени М.Т. Калашникова по специальности «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов». Опыт профессионального ремонта автомобилей более 10 лет.

Обгонная муфта, как и любая деталь автомобиля, имеет свой ресурс, который составляет около 100 000 километров пробега. По своему строению муфта напоминает обычный подшипник качения, соответственно и неисправности схожие. Определить неполадки можно по некоторым характерным симптомам:

• при запуске двигателя появляется свист;
• от ролика натяжителя доносятся щелчки;
• ремень начинает «прыгать», не заметить это сложно.

Неисправности могут возникнуть по разным причинам, например, при попадании грязи в механизм, из-за неправильной установки генератора и по причине естественного износа. В принципе с неисправной обгонной муфтой (если она, конечно, не заклинила) можно эксплуатировать автомобиль, однако это чревато быстрым износом ременной передачи и подшипников генератора. Чтобы избежать дополнительных финансовых затрат лучше своевременно устранить неисправность своими руками или обратившись в ближайший автосервис. Ремонт муфты не практикуется, проще купить новую деталь. Поменять можно самостоятельно, для этого необходимо демонтировать генератор и открутить болт крепления муфты битой Torx, после чего устанавливается новая деталь и фиксируется тем же болтом.

Неисправность обгонной муфты генератора

Главная →

Устройство → Электрическая система → Генератор →

Примеры использования

Торцевые гаечные ключи и отвертки

Торцевые гаечные ключи, оснащенные храповым механизмом, ещё называют трещотками. В самом простом варианте конструкции в трещотку стовят по две собачки. Поворотом рычажка можно либо отворачивать гайку, либо её закручивать, не вынимая ключа на каждом обороте, как с обычным инструментом.

Socket Wrench Animation

Торцевые гаечные ключи с храповым механизмом

Кабельные стяжки

Кабельные стяжки делают из пластика одной деталью. Собачка прижимается к зубчатой пластине силой упругости. После затягивания стяжка не ослабляется даже при очень большом усилии.

Храповой механизм кабельной стяжки

Противооткатные устройства

Изначально противооткатные устройства с храповым механизмом начали использовать на железной дороге в горах Пенсильвании, США, при перевозке угля примерно с 1846 года. Чтобы груженый состав по крутому склону не откатился назад в случае отказа двигателя паровоза, на вагонах устанавливались «собачки».

Позже эта схема нашла применение на американских горках, чтобы в случае отключения электричества поезд с любителями острых ощущений не покатился назад.  

Противооткатное устройство тележки на американских горках

Лебедки

Лебедки – это механизм для перемещения предметов с помощью каната. Электрическую лебедку устанавливают во внедорожники, чтобы вытянуть из трясины застрявший автомобиль.

Чтобы натянутый трос не разматывался с барабана используют храповой механизм. Примеры его использования на ручных лебедках можно увидеть на этих фотографиях.

Храповой механизм в ручных лебедках

Обгонная муфта велосипеда

Обгонную муфту (англ. overrunning clutch) также называют муфтой свободного хода. Она позволяет предотвратить передачу крутящего момента от ведомого вала (колеса) к ведущему (на цепь и педали), если ведомый вал начинает вращаться быстрее. Например, после прекращения вращения педалей без муфты свободного хода колеса продолжали бы раскручивать цепь и педали, как это было в первых велосипедах. То же самое было бы при спуске с горки.

Впервые обгонную муфту с простейшим храповым механизмом запатентовал в 1869 году Уильям Ван Анден из Покипси, штат Нью-Йорк, США. В обгонной муфте Ван Андена храповик был встроен в ступицу переднего колеса велосипеда.

Примерная схема муфты свободного хода (обгонной муфты) с храповым механизмом Ван Андена

Почти все современные велосипеды – заднеприводные. Обгонная муфта в них встраивается в заднюю втулку или заднюю звездочку. Обгонные муфты с храповым механизмом издают характерный звук и их еще называют велотрещотками.

Ratchet mechanism 5

Пример работы муфты свободного ходаМуфта свободного хода с храповым механизмом в задней звездочке велосипеда

Обгонная муфта стартера автомобиля

Механизм свободного хода с храповиком используется в стартерах автомобилей как защитное устройство. Стартер – это механизм, который с помощью электромотора запускает двигатель внутреннего сгорания, вращая его коленвал через маховик.

Скорость вращения ведомого зубчатого колеса стартера невысокая – может быть около 3000 об/мин. После запуска двигатель на холостом ходу развивает около 1000 об/мин. Но передаточное отношения стартер-маховик из-за разности диаметров зубчатых колес может достигать значения 20:1. Т.е. запущенный двигатель на холостых оборотах может раскрутить электромотор стартера до 20 000 об/мин.

Чтобы стартер не вышел из строя после запуска двигателя на него ставят обгонную муфту.

Стартер автомобиля

Коробка передач автомобиля

В данном примере собачка храпового механизма используется для перевода автоматической коробки передач в режим парковки.

Храповик в автоматической коробке передач автомобиля

Замена своими руками

Для обеспечения заявленного производителем эксплуатационного ресурса обгонная муфта комплектуется защитной крышкой. Если владелец/сотрудник сервиса забыл ее поставить или она слетела в процессе использования, проникающая внутрь обойм грязь/пыли может заклинить ролики.

Инструмент

Справится с откручиванием заклиневшей муфты обгонной поможет специальная головка. Цена вопроса 170 – 500 рублей, существует несколько вариантов оснастки:

• c зубьями на конце в средней части и присоединительным квадратом 1/2» для VW, Skoda, Mercedes, Ford, BMW, Audi и неоторых других авто
• шестигранником на 17 и головкой присоединительной на 10 для Toyota и некоторых других азиатских производителей
• «звездочка» и шестигранник для муфты генератора машин концерна VAG

Сервисные ключи позволяют демонтировать муфту, не снимая генератор с посадочных мест.

Рис. 9 Набор головок для демонтажа обгонных муфт любого производителя

Диагностика

Неправильная работа обгонной муфты генератора определяется «на слух» и механическим способом:

• свист, дребезг в салоне извещают о плохом натяжении, перекосе или изношенных посадочных поверхностях («ручьях») шкива
• если заклинить отверткой крыльчатку принудительного воздушного охлаждения генератора, муфта должна прокручиваться в обратную сторону свободно, в рабочем положении на некоторую часть поворота, пока ролики не поднимутся вверх для синхронизации оборотов вала и шкива

При заклинивании обойм муфты следует немедленно заменить расходник новым изделием.

Демонтаж

Даже при внешнем осмотре муфты после снятия защитной крышки становится понятно, зачем необходимо использовать специальный сервисный ключ. Вместо обычного крепежного болта здесь применена зубчатая поверхность, для которой требуется инструмент с ответными шлицами.

Рис. 10 Демонтаж муфты

Оснастка вставляется внутрь муфты, зубья зацепляются, деталь откручивается рожковым ключом или накидной головкой с храповиком.

Установка обгонной муфты

После демонтажа заклинившей муфты обгонной новая деталь устанавливается алогичным способом. Основными нюансами операции замены являются:

• усилие затяжки 70 – 90 Нм
• установка защитной крышки, предохраняющей от попадания в обоймы пыли и грязи

Рис. 11 Установка новой муфтыРис. 12 Защитная крышка муфты

Если в авто эксплуатировался генератор без обгонной муфты, достаточно подобрать модификацию детали с аналогичными посадочными поверхностями для вала и ремня. Эти диаметры должны совпадать полностью.

https://youtube.com/watch?v=ZdJesWSAdXI

https://youtube.com/watch?v=ZdJesWSAdXI

Таким образом, даже у специалистов нет единого мнения по поводу целесообразности эксплуатации муфты обгонной вместо традиционного шкива. Окупаемость этого дорогостоящего изделия под сомнением при бюджетной цене ремней и шкивов без двух обойм с роликами внутри. Но основное предназначение – сглаживание моментов инерции на валу, обгонная муфта выполняет в полном объеме без нареканий.

Как определить, что муфта вышла из строя

С обгонным элементом, по мнению некоторых экспертов, ресурс вырос примерно в 5 — 6 раз. Ушла вибрация (связанная с ослабление ремня), инерционная нагрузка на другие элементы в системе, стало заметно меньше шума. Одни плюсы!

Но стоит помнить что муфта не бесконечная, она как любой другой подшипник изнашивается и как правило ее сразу «клинит».

Чем чревато если ее заклинит? ДА собственно ременная передача превращается в обычную, как было лет так 20 – 30 назад, то есть нет нивелирования инерции, проскальзывания, ИНОС ремня увеличивается в разы. А если он у вас уже итак изношен (ведь зачастую пробег больше 100 тысяч), то есть очень быстро порвет. Кстати быстро умрет и его «натяжитель».

Первые признаки это:

• Ременная передача начинает прыгать. То есть если раньше все было ровно, то сейчас ее просто «колбасит», это не с чем не перепутать.
• Зачастую с утра начинается пронзительный свист или писк.
• Появляются щелчки «натяжителя»

После того как снимете проверка такая, стопорим якорь (можно сделать отверткой через верхнюю крышку). В одну сторону она вращаться не должна (стопор отверткой), а вот в другую должна легко вращаться. Если такого не происходит, вышла из строя. Смотрим подробное видео.

Как проверить обгонную муфту генератора

Однако есть и другая, менее распространенная поломка – когда муфта «не стопорится», а всегда крутится в обе стороны, то есть она практически не связывает якорь и внешнюю обойму. В этом случае диагностика намного сложнее, только при съеме генератора. Понять что дело именно в этом узле крайне сложно, но косвенной причиной будет недозаряд аккумулятора либо мерцание значка АКБ на панели приборов.

Если не сменить обгонный элемент? У вас так и будет рвать ремень через очень короткий промежуток времени, ведь якоря современных генераторов достаточно массивные. По утрам так и будет свист, будут проявляться непонятные вибрации.

Весомый недостаток?

Несмотря на множество преимуществ от применения хаба, не советуем торопится с его установкой. Поскольку есть существенный минус – нет возможности в любой момент времени подключить полный привод. Особенно остро недостаток ощущается, когда чередуется качество дороги (асфальт/снет/насыпь) и при заезде на бордюр. Мешает хаб и при попытке выбраться из болота проверенным методом – «в раскачку». В такой ситуации муфта просто отключается и возможности полного привода оказываются недоступными. В этих редких экстренных ситуациях не поможет даже ручной режим переключения.

В некоторых случаях хаб действительно стоит установить: если вы не экстремал, постоянно покоряющий бездорожье, а человек, который изредка ездит на дачу и только в весенне-летний период. Если же вы не представляете жизни без приключений и привыкли прокладывать тропы, где их никогда не было – хаб для вас абсолютно ненужное приобретение, которое не принесет выгоды, а наоборот, подведёт в самый ответственный момент.

Что такое хабы на внедорожнике или муфты свободного хода

 Если вы приобретаете джип, то рано или поздно зададитесь вопросом, что такое хабы для внедорожника, нужны ли вам они. Попробуем помочь вам с этим разобраться.Хаб, или его ещё называют муфтой свободного хода, предназначен для того, чтобы была возможность отключения ступицы колеса от полуоси. Но для чего это нужно, спросите вы.

Что такое ХАБы для внедорожника

Ступичные муфты свободного хода (HUB) у внедорожника

HUB (ХАБ) в переводе с английского языка означает «ступица».

Не всегда в полноприводных машинах нужны активные все четыре колеса, например, при езде по городу это совсем не актуально. Но на современных внедорожниках установлены специальные системы, скажете вы, которые отключают передний привод. Так-то оно так, но эта функция зачастую не производит полного отключения от ступиц. Как результат и карданный вал, и полуоси не перестают вращаться. Происходит совершенно ненужный износ деталей, а также получаем снижение скорости и увеличение расхода топлива. Устанавливая в этом случае колесные хабы, можно рассчитывать, что это полностью предотвратит вращение привода переднего моста, а значит и негативные последствия.Существует три вида муфт свободного хода:

• Ручные.
• Автоматические.
• Вакуумные.

Что такое ручные хабы в автомобиле

Ручная муфта (HUB)

Ручные муфты считаются самыми надежными, но для их включения приходится выходить из машины.

Ручные муфты свободного хода имеют ручку переключения, которая находится на самом колесе, и для включения или отключения хаба приходится выходить на улицу. Это не совсем удобно, но зато данный вид самый надёжный и долговечный. Практически полностью исключается возможность отключения. Его конструкция очень проста. Ручка, возвратная пружина, поворотная втулка, шестерня подвижная, шестерня вала полуоси.

Автоматические ступичные муфты

Автоматическая ступичная муфта (HUB)

Автоматика позволяет включать муфты из салона автомобиля, но она быстро ломается из-за износа частей.

Автоматические муфты свободного хода изобретены для того, чтобы при переключении их водителю не пришлось выходить из машины. Для этого в машине устанавливаются рычаги или кнопка, которая позволяет включить и отключить муфту колеса прямо из салона машины. Это удобно, но данный вид хабов часто быстро выходит из строя из-за износа частей. Все же для тех, кто ездит часто по бездорожью лучше выбирать ручные хабы.

Вакуумные муфты

Вакуумная муфта (HUB)

Вакууумные ступичные муфты устанавливаются на большинстве новейших моделей внедорожников.

Принцип работы муфт свободного хода данного типа заключается в установке в них вакуумного насоса, который нагнетает или забирает воздух из колесной муфты, тем самым блокирует и разблокирует ступицу. И все бы хорошо в данной конструкции, но в момент разгерметизации сальников, насос начинает закачивать грязь и воду с дороги, в результате выводя из строя муфту. Данный вид хабов устанавливается на большинстве новейших моделей внедорожников.Муфты свободного хода применяются в основном роликовые. Но ролики не обеспечивают надежность передачи момента и расцепления на больших мощностях, свыше 4кВт. Поэтому сейчас широко применяются храповые муфты свободного хода, в которых вместо роликов стоят лепестки. Они то и обеспечивают надежное сцепление.Практически в любом автосервисе вы сможете установить колесные хабы, для чего нужны будут не очень большие затраты, которые впоследствии окупятся экономией бензина и снижением износа автозапчастей. 

ХАБЫ — Off-road drive.mp4

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

1. Включаем двигатель в холостой режим — при активном движении натяжителя ременной передачи муфта неисправна.
2. Разгоняем двигатель до 2 тыс. оборотов и отключаем. Жужжащий или свистящий звук – признак неисправности подшипников механизма. Звук треска – свидетельство износа муфты.

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.

Если внутренняя обойма движется – муфта изношена. Если внешнее кольцо не крутится в направлении, обратном движению ремня генератора – шкив неисправен.

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.

Как проверить обгонную муфту генератора

Что советуют автослесари

Прежде чем снимать стартер и менять бендикс, убедится в том, что заряжен аккумулятор. Бывают курьезные случаи, когда проблема была не в обгонной муфте, а всего лишь в разряженной батарее.

Не экономить на мелочах – обязательно ставить только новые шайбу и стопорное кольцо.

Перед тем как установить бендикс, хорошо промыть и смазать все вращающиеся детали и шлицы якоря.

Разбирая стартер, записать последовательность действий. Так будет легче собрать агрегат.

Прежде чем поставить стартер на место, проверить его. Для этого взять два провода, с помощью которых заводят машины в мороз. «Минус» присоедините к корпусу, «плюс» – к контакту на втягивающем реле. Если стартер исправен, то раздастся характерный щелчок,— и обгонная муфта подастся вперед.

Замена бендикса стартера Замена бендикса стартера

Преимущества и недостатки

Многие производители устанавливают обгонную муфту генератора еще на заводе. В этом случае владельцу не нужно ничего улучшать, но следует учесть ресурс этого узла для своевременной замены. Отличить оснащение генератора каждый автолюбитель может визуально:

• обычный шкив всегда крепится на валу гайкой
• у муфты обгонной гайки быть не может, чаще всего ее торец прикрыт защитной крышкой

Рис. 3 Слева шкив обычный, справа муфта обгонная

Поскольку идеальных конструкций не существует в принципе, муфта обгонная в сравнении с обычным шкивом так же имеет плюсы и минусы, рассмотренные ниже.

Ресурс

Поскольку ремонт подвижных деталей генератора необходим, как при эксплуатации обычного шкива, так и при использовании обгонной муфты, следует учесть ресурс всего комплекта кинематической схемы клиноременного привода:

• шкив обычный – канавки изнашиваются и приходят в негодность примерно через 200 000 км пробега
• муфта обгонная – согласно требованиям производителя необходима замена через каждые 100 000 км
• ремень – в зависимости от конкретного бренда, модели машины и кинематической схемы меняется через 25 – 50 тысяч пробега

Рис. 4 Обычный шкив генератораРис. 5 Обгонная муфтаРис. 6 Ремень генератора

Другими словами, если под капотом авто генератор приводится от коленвала индивидуальным ремнем, то выгоднее использовать обычный шкив. В случае привода одним ремнем нескольких потребителей (печь, компрессор кондиционера и так далее) целесообразно поставить на генератор муфту обгонную, если этого уже не сделал производитель на конвейере.

Ремонтопригодность

И для шкива обычного, и для муфты обгонной ремонт экономически не выгоден. Поэтому указанные расходники меняются целиком, но по разным причинам:

• шкив стоит относительно дешево, нет смысла кустарно напаивать и обтачивать «ручьи» для посадочных мест ремня – это обойдется дороже новой детали, изготавливаемой промышленным способом
• ремонт обгонной муфты слишком сложный, что так же обойдется выше себестоимости детали на прилавках магазина

Ремень меняется чаще, но всегда целиком, его ремонтопригодность нулевая по умолчанию.