Обгонная муфта генератора – зачем она нужна?

Принцип работы и польза обгонной муфты

Генератор, который является источником электроэнергии, приводится в движение от двигателя внутреннего сгорания, но так как мотор работает на различных оборотах, его крутящий момент постоянно меняется. Генераторный якорь (ротор), приводимый в движение от ДВС, крутится по инерции и при смене режима продолжает вращаться в том же ритме, поэтому и нагрузка на ремень в эти моменты значительно возрастает.

Обгонная муфта (другое название – инерционный шкив) предназначена для сглаживания перепадов крутящего момента, этот механизм работает по принципу бендикса в стартере. Когда движок набирает обороты, части обгонной муфты находятся между собой в зацеплении, обеспечивая жесткую связь и максимальную передачу движения. При отпускании педали газа детали ОМГ между собой размыкаются, ротор продолжает крутиться по инерции независимо от двигателя. Таким образом, исключается инерционная зависимость, ремень и подшипники генератора уже не нагружены до предела, поэтому их ресурс значительно возрастает.

Сейчас читают

Сначала инерционные шкивы устанавливались только на дизелях, позднее они появились и на автомобилях премиум-класса с бензиновыми мощными движками. Сейчас такие устройства можно встретить на многих моделях авто, например, на Форд Транзит или Ссанг Йонг Кайрон с дизельными моторами, и уже не являются редкостью.

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

Обгонные муфты в АКПП

Обгонные муфты являются выполняют важные функции в работе «обычной», гидротрансформаторной АКПП. Они являются управляемыми и от их своевременного срабатывания и качественного блокирования замков муфт, зависит работа АКПП.

Муфты первого типа блокируют включение передач, когда селектор АКПП находится в режиме «D», но водитель удерживает авто, нажимая на педаль тормоза. Муфта в таком случае (внутреннее кольцо которой является частью «солнечной» шестерни) вращается вместе с «солнечной» шестерней, а водило, передающее крутящий момент, остаётся неподвижным – вращаются только сателлиты.

Муфты второго типа блокируют проворачивание водило низшей передачи, в случаях необходимости быстрого ускорения.

В заключение можно сказать, что рассмотренные примеры использования обгонных муфт охватывают лишь мизерную долю их применения в технике. В частности, муфты свободного хода необходимы для обеспечения ротации винта, а их «сухариковые» варианты нашли применение в инструментах, в народе прозванных «трещотками».

Посмотрите видео “Обгонная муфта – дефектовка”

Внимание покупателей подшипниковУважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:

Доставка подшипников по РФ и зарубежью.

Каталог подшипников на сайте

Немного о работе генератора

Для начала стоит изучить вопрос того, как работает автомобильный генератор. Если вы хотите серьезно разобраться в устройстве данного агрегата, то вам стоит изучить тематические материалы — это довольно интересно. Сейчас же мы рассмотрим некоторые моменты работы генератора и попытаемся разобраться с его устройством. Вообще, автомобильные генераторы состоят из множества элементов, однако к основным его компонентам относят следующие:

• Шкив;
• Корпус;
• Ротор (вращающая часть генератора);
• Статор (неподвижная часть генератора);
• Диодный модуль;
• Защита диодного модуля;
• Регулятор напряжения;
• Щеточный узел.

А лежит в основе работы данного агрегата эффект электромагнитной индукци. Суть его в том, что через катушку из, к примеру, медного провода проходит магнитный поток. Когда значение магнитного потока изменяется, на выводах той самой катушки возникает электрическое напряжение. Значения напряжение при этом пропорционально скорости, с которой меняется магнитный поток. В свою очередь, для возникновения потока через катушку необходимо пустить ток. Резюмируя: в качестве источника переменного магнитного поля выступает ротор (вращающаяся часть генератора), а источником электрического потока является статор.

Как только водитель поворачивает ключ зажигания, на обмотку возбуждения генератора подается ток. В обмотке наводится магнитное поле, приводящее ротор в движение. После, начинает вращаться коленчатый вал. Для выработки электрической энергии генератором его вал должен продолжать вращаться. Обороты он получает от коленчатого вала, с которым он связан ременной передачей. И теперь последний момент: приемники электроэнергии питаются постоянным током, тем временем как генератор выдает переменный. Для решения этой проблемы в генераторе имеется выпрямительный блок. Для контроля выходных параметров в конструкцию генератора также включен регулятор напряжения.

Как поменять — отремонтировать своими руками

Ничего сложного — нам нужно ослабить ремень, снять генератор и демонтировать муфту. Сложности могут заключаться только в том – как ее открутить, зачастую она прикручена болтом «ТОРЕКС» (биты обозначаются как «T»), а насадки достаточно редкие, однако в больших профессиональных наборах они точно есть. Просто откручиваем и ставим новую, проще — простого.

ОТРЕМОНТИРОВАТЬ старую, почти не возможно (хотя конечно есть энтузиасты), это как ремонтировать старый изношенный подшипник. Нужно менять сами ролики, стопорные элементы, ну и обоймы. Как мне кажется — ремонт будет примерно по стоимости новой муфты.

Кстати когда будете ее менять, ОБРАЩАЙТЕ внимание на пластиковую крышку, которая закрывает все внутренности. Если ее не поставить грязь, влага намного быстрее попадут внутрь и быстрее разрушат механизм

Собственно сколько стоит оригинальный обгонный механизм? Здесь как обычно большой разбег от класса модели автомобиля (беру оригинальные запчасти):

«B – C» класс – цена вопроса в 2000 – 3000 рублей

«D» класс – 3000 – 4000 рублей

Представительский класс – от 6000 до 12000. НО нужно понимать там очень объемные генераторы.

Также в бюджет желательно заложить еще и новый ремень, натяжитель и другие ролики приводов.

Конечно, можно сэкономить на запчастях и скажем взять неоригинальную. НО стоит понимать что намного дешевле он стоить не будет, если у авто среднего класс все равно придется отдать около 2000, есть конечно варианты по 700 – 1000, но это «голимый» Китай сделанный не пойми из чего и не пойми сколько он будет работать.

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.

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 внутреннего 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.

Строение обгонных муфт:

1. Обойма наружная. Внешняя обойма зацепляется со шкивом.
2. Обойма внутренняя. Внутренняя обойма соединяется с якорем — валом генератора.
3. Ролики в два ряда. Они являются соединительными элементами наружной и внутренней обойм. Первый ряд роликов — это игольчатые подшипники. Второй ряд — это спец профилированные фигуры, свободно катающиеся в обойме и являются стопором.
4. Контактная пластина с установленной в ней сальником.
5. Втулка цилиндрическая.
6. Втулка с наклонными плоскостями.
7. Крышка пластиковая.
8. Прокладка из материала эластомер.

9. Профиль со шлицами.

Снятие и замена обгонной муфты генератора

Несмотря на то, что внешне обычный генераторный узел с усовершенствованным мало чем отличаются, методика их демонтажа несколько иная. В некоторых моделях механизм свободного хода снять крайне тяжело в силу того, что между кузовом автомобиля и самим генератором настолько маленькое расстояние, что ключом попросту невозможно подобраться. Нередки случаи проблем с крепежными элементами, часто даже WD-40 не помогает. Для решения подобного рода задач профессиональные автомеханики рекомендуют пользоваться спецключом, состоящим из двух съёмных частей.

Замена механизма на SsangYong Kyron 2.0

Для демонтажа обгонной муфты на внедорожнике SsangYong Kyron с мотором 2.0 необходимо вооружиться спецключом Force 674 T50х110мм. Ключ состоит из шлица типа Torx, который пригодится во время снятия роликов, и насадки с наружным многогранником. С другой стороны имеется шестигранник под дополнительный ключ для освобождения крепежных элементов.

Рекомендуется придерживаться следующего порядка работы:

1. На первом этапе необходимо демонтировать защиту двигателя и снять кожух вентилятора.
2. Вороток Torx 8 следует упереть в кузов и с помощью изогнутого накидного ключа на «17» открутить муфту.
3. После освобождения детали смазать резьбу и посадочное место.
4. Смазать подшипники, втулки натяжителя и ролик.
5. Произвести сбор узла в обратной последовательности.

После окончания работы важно установить на место защитный колпак

Снятие и установка обгонной муфты на Volvo XC70

Появление постороннего звука и вибрации на автомобиле Volvo XC70 во время низких оборотов является первым симптомом, сигнализирующем о необходимости проведения диагностики инерционного шкива и, возможно, его замены. Для проведения быстрой и эффективной процедуры снятия и замены конструктивного элемента на этой машине необходимо проделать следующее:

1. Вооружиться специальной головкой ATA-0415.
2. Демонтировать приводной ремень, снять генератор.
3. Труднодоступный болт легко освобождается головкой и пневмогайковертом.
4. Устанавливается новая деталь (INA-LUK 535012110).
5. Смазать детали, собрать в обратной последовательности.

На этом работу по демонтажу и последующей установке нового механизма можно считать завершенной. В случае надобности также одновременно осуществляется замена подшипников.

Замена механизма на Kia Sorento 2.5

В качестве нового экземпляра обгонной муфты для Kia Sorento 2.5 подходит шкив от одной из самых известных компаний по производству деталей для авто – INA. Цена на деталь колеблется в районе от 2000 до 2500 тысяч рублей

Также важно вооружиться спецключом – Auto Link 1427 стоимостью 300 рублей

После того, как все необходимые инструменты и вспомогательные материалы под рукой, можно приступать к работе:

1. Освободить кронштейн декоративной крышки двигателя.
2. Демонтировать «фишку» и снять плюсовую клемму.
3. Отсоединить всевозможные трубки: вакуумную, подачи и слива масла.
4. Ключом на «14» освободить два болта крепления генератора.
5. Открутить все стягивающие болты.
6. Зажать ротор в тисках, предварительно заготовив прокладки.
7. С помощью головки и длинного воротка демонтировать шкив с вала.

После чего производится замена вышедшего из строя механизма. Далее необходимо всё это дело собрать и установить обратно на свое место. Но, помешать в этом могут подпружиненные щетки. Чтобы справиться с задачей следует открутить вакуумный насос и обнаружить отверстие напротив щеточного узла. Щетки поджимаются и фиксируются в отверстии характерным звуком.

Еще пару десятилетий назад автомобили комплектовались стандартными генераторами, якорь которых приводился в движение через шкив и натяжной ремень от коленчатого вала двигателя, связывались между собой механизмы напрямую, жестко. Обгонная муфта генератора появилась в авто относительно недавно, внедрение этого устройства позволило сгладить передачу крутящего момента от ДВС, за счет чего ремни стали выходить из строя города реже, также увеличился ресурс и генераторных подшипников.

Хотя новшество и приносит определенную пользу, у него есть свои недостатки. Со временем этот узел изнашивается (в среднем ресурс составляет около 100 тыс. км), поэтому нуждается в периодической замене. Ремонтировать саму обгонную муфту генератора (ОМГ) довольно сложно, так как она считается неразборной деталью, хотя некоторые специалисты берутся перепрессовать подшипник. В этой статье мы рассмотрим, по какому принципу работает данный узел, насколько он важен в составе транспортного средства, и как производится его снятие или замена.

Признаки и причины неисправности инерционного шкива

Неисправность обгонной муфты можно определить по следующим признакам:

• под капотом появился щелкающий звук, который особенно хорошо слышен на оборотах меньше 2000;
• ремень стал чаще выходить из строя, или увеличилась вибрация натяжного ремня;
• пропадала зарядка.

В основном в ОМГ заклинивает подшипник, то есть, муфта становится постоянно включенной, якорь всегда крутится в независимости от оборотов ДВС. В этом случае генератор работает, как с обычным шкивом, поэтому ремни, генераторные подшипники, натяжные ролики получают дополнительную нагрузку, выходят из строя чаще. Некоторые автовладельцы, не желая заморачиваться с заменой муфты, заваривают подшипник, предпочитая лишний раз заменить ремень, чем покупать новый инерционный шкив.

Когда ролики ОМГ перестают блокироваться, ротор генератора практически не крутится, пропадает зарядка. При этом внешним осмотром определить неисправность сложно: если скинуть ремень и вращать рукой вал за шкив, якорь будет крутиться, так как не встречает никакого сопротивления, дефект проявляется только под нагрузкой. Обнаружить поломку в любом случае удается, если муфта совсем разваливается, в некоторых особенно запущенных случаях она и вовсе отлетает.

Инерционный шкив выходит из строя по следующим причинам:

• по истечению ресурса (через 100-150 тысяч километров пробега);
• из-за попадания грязи в механизм при отсутствии защитного колпачка;
• из-за слишком сильной натяжки ремня;
• в результате механического повреждения (после удара);
• если генератор установлен с перекосом.

Со снятым ремнем муфту проверяем так:

• прокручиваем шкив рукой и резко его останавливаем, при исправном механизме будет заметно, что якорь после остановки еще некоторое время двигается;
• отверткой жестко фиксируем крыльчатку от проворачивания, пытаемся провернуть ОМГ: она должна вращаться против только часовой стрелки и застопориваться, если ее пытаться направить в противоположную сторону.

Еще можно визуально проконтролировать, как ведет себя инерционный шкив в работе – после остановки двигателя при исправной муфте лопасти ротора должны некоторое время вращаться.

Снятие инерционного шкива генератора Toyota Avensis

На Тойоте Авенсис с дизельным двигателем 1AD-FTV для демонтажа муфты также приходится снимать полностью генератор, который находится в правом углу моторного отсека, внизу, ближе к переднему пассажиру. К тому же здесь, чтобы добраться до нужного узла, приходится поддомкрачивать машину, откручивать правое колесо.

Отвернуть крепление генератора в целом несложно, вся проблема состоит в том, как вынуть это устройство. Сам обгонный шкив снимается стандартно специальным ключом, и в этом случае тоже лучше располовинивать корпус, а для откручивания ОМГ воспользоваться шестигранником, зажав якорь в тисках.

Разъединять части корпуса генератора нужно внимательно и аккуратно, поспешив, можно нарушить обмотку статора, оборвать провода.

Строение обгонной муфты

Кроме двух обойм в рассматриваемом нами механизме имеются ролики (обычно их выстраивают в два ряда). Один ряд – это ролики, перемещающиеся по внутренней обойме (по профилированной ее части) и выполняющие функцию стопорного механизма. Другой ряд состоит из роликов, которые играют роль подшипников игольчатого типа.

Другие составляющие муфты:

• пластина (контактная), оснащенная сальником;
• две внутренние втулки (первая – обычная, вторая выполнена с наклонными плоскостями);
• крышка из пластика;
• прокладка, изготовленная из прочного эластомера;
• шлицевой профиль.

Без пластиковой крышки эксплуатировать шкив с муфтой запрещается. Такая крышка монтируется всего один раз. Ее установка выполняется вручную без малейших затруднений.

Где первый раз установили

Самый меньший ресурс ременной передачи был на дизельных вариантах (не больше 15000 км), у них большая скорость нарастания давления (больше крутящий момент), а также большее торможение коленвала на сжатии, нужно было что-то делать, именно эти агрегаты впервые обзавелись обгонными составляющими, которые прекрасно себя зарекомендовали.

Далее были машины представительского класса, а именно большие, объемные двигатели, с большим количеством электроники в салоне. Генераторы должны были быть массивнее, якоря тяжелее, инерция больше.

Сегодня же мы видим такие муфты практически на всех автомобилях, как говорится от «мало до велика». Действительно это очень нужный узел!

Снятие-установка инерционного шкива на авто Skoda Octavia-2

На Октавии обгонную муфту можно заменить на месте, не снимая генераторный узел, свободное пространство впереди позволяет добраться до нужного механизма. Выполняем операцию в следующем порядке:

• выключаем зажигание, в целях безопасности отсоединяем массовую клемму аккумулятора;
• снимаем бачок абсорбера вместе со шлангом, в первую очередь следует отсоединить штуцер патрубка;
• бачок вынимаем вверх, затем следует снять генераторный ремень, для этого ослабляем гайку 17 мм на натяжном ролике;
• специальное приспособление для снятия шкива имеет достаточно длинный шток и устанавливается в шлицы с перекосом, поэтому лучше ключ модернизировать – заменить его на шестигранную биту;
• закрепив приспособление на шкиве, пытаемся открутить муфту.

Когда ОМГ закручена очень туго, приходится снимать и разбирать генератор, зажимать его в тиски, другого выхода здесь нет. Установка муфты производится в обратной последовательности, очень туго ее затягивать необязательно. Еще нужно не забыть поставить защитный колпак, если этого не сделать, вовнутрь механизма попадет влага и грязь, детали быстро заржавеют и выйдут из строя.

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