С какой целью в приводе стартера устанавливают муфту свободного хода

Обновлено: 09.01.2025

Автомобильные стартеры, имея идентичные по конструкции электродвигатели, могут существенно отличаться по конструкции приводных механизмов. По типу и принципу работы механизма привода можно выделить следующие основные группы стартеров:

- с принудительным механическим или электромеханическим перемещением шестерни привода;

- с принудительным электромеханическим вводом шестерни в зацепление с венцом маховика и самовыключением шестерни после пуска двигателя;

- с инерционным перемещением шестерни;

- с электромагнитным вводом шестерни в зацепление за счет перемещения якоря.

На отечественных автомобилях применяются стартеры с принуди-тельным вводом шестерни в зацепление. Для предотвращения разноса якоря после пуска ДВС на валу стартера устанавливают муфту свободного хода, которая передает усилие от якоря к шестерне и проскальзывает, когда шестерня вращается маховиком двигателя.

Надежность работы муфт свободного хода снижается с повышением мощности стартера. Поэтому в стартерах большой мощности устанавливают комбинированные приводные механизмы с принудительным вводом шестерни в зацепление и ее автоматическим инерционным выключением. Преимуществами инерционных приводов являются относительная простота конструкции, малые размеры и стоимость. Однако включение шестерни сопровождается значительными ударными нагрузками, что ограничивает область их применения стартерами мощностью до 1 кВт.

Зацепление шестерни при осевом перемещении якоря за счет магнитодвижущей силы полюсов стартерного электродвигателя ис-пользуется за рубежом на стартерах мощностью 3. 5 кВт. Стартеры обладают компактной конструкцией, хорошо компонуются на двигателях, но имеют повышенный расход меди и работают ненадежно при стоянке автомобилей на уклонах.

Приводные механизмы электростартеров с принудительным перемещением шестерни имеют роликовые, фрикционные или храповые муфты свободного хода, которые передают вращающий момент от вала стартера к коленчатому валу ДВС во время пуска и, работая в режиме обгона, автоматически разъединяют стартер и ДВС после пуска. Наибольшее распространение получили приводные механизмы с роликовыми муфтами свободного хода, в которых заклинивание роликов происходит благодаря возникновению сил трения в сопряженных деталях.

На рис. 2.15 представлен в упрощенном виде принцип работы роликовой муфты. При включении стартера крутящий момент от наружной ведущей обоймы передается роликами на внутреннюю обойму при заклинивании роликов. Как только двигатель будет запущен ( ₁ < ₂) наружная обойма станет ведомой (ведущим будет зубчатый венец маховика), ролики расклиниваются и муфта начинает пробуксовывать.

Динамические характеристики муфты определяются комплексом сил, действующих на ролик в процессе прокручивания вала ДВС и после его пуска. Такими силами являются: Рц - центробежная сила инерции, резко возрастающая после пуска двигателя и имеющая нормальную Р_н и тангенциальную Р_т составляющие; сила тяжести ролика mg; нормальная реакция в месте контакта с внутренней обоймой А/; усилие прижимной пружины Р_пр; сила трения на поверхности соприкосновения ролика с обоймой F_r р. Рабочие поверхности наружной обоймы выполняются по сложной кривой (спираль Архимеда или логарифмическая кривая).

Рис. 2.15. Схема действия сил в роликовой муфте свободного хода

Одним из основных параметров муфты является угол заклинивания а. В зависимости от а изменяются нагрузки, действующие на обоймы привода, и тангенциальная сила инерции Р_т, действующая на прижимное устройство в момент работы роликовой муфты в режиме обгона. В стартерных приводах угол заклинивания лежит в пределах 4. 6°.

Для обеспечения надежного контакта роликов с рабочими поверхностями применяют прижимные устройства, по типу конструкции которых роликовые муфты подразделяются на плунжерные и бесплунжерные.

Рис. 2.15. Схема действия сил в роликовой муфте свободного хода

В плунжерных роликовых муфтах (рис. 2.16) при увеличении частоты вращения (в режиме обгона) действующая на ролики 1 центробежная сила возрастает, а момент трения между роликами и , ведомой обоймой 14 уменьшается. Под действием центробежной силы ролики, преодолевая сопротивление прижимных пружин 3, перемещаются в широкую часть клиновидного пространства. При этом муфта проскальзывает и предохраняет стартер от разноса. Однако при неустойчивом пуске, когда возникают пропуски воспламенения в отдельных цилиндрах ДВС, создаются значительные > ускорения. При этом действующие на ролики центробежные силы достигают больших значений и могут превысить создаваемые прижимными пружинами усилия, что вызывает динамическую пробуксовку муфты.

В муфтах свободного хода с бесплунжерными устройствами заклинивание роликов происходит за счет перемещения толкателей (рис. 2.17) или сепараторов с пазами, в которых размещены ролики.

Рис. 2.16. Привод стартера с плунжерной роликовой муфтой свободного

хода:

В первом случае витые цилиндрические пружины 3 одним концом упираются в выступ толкателей 2, а другим - в отогнутые лепестки пластины 13, соединенные с наружной обоймой, закрывающей ее рабочую полость. В муфтах с групповыми прижимными устройствами используется одновитковая пружина кручения, закрепляемая одним концом на сепараторе, а другим на наружной ведущей обойме. Сепараторная конструкция прижимного устройства обеспечивает надежную фиксацию роликов и равномерное распределение нагрузки на них. Благодаря отсутствию отверстий под плунжеры в бесплунжер- ных муфтах свободного хода повышается прочность обоймы.

Общее взаимодействие элементов конструкции стартера (см. рис. 2.10) при запуске двигателя следующее.

В случае если шестерня привода не вышла из зацепления с венцом маховика после пуска двигателя, срабатывает муфта свободного хода 15 и вращение от двигателя не передается на якорь, что предохраняет его от разноса.

В стартерах большой мощности (более 5 кВт) роликовые муфты работают ненадежно, поэтому для них разработаны специальные конструкции приводов. Двигатели КамАЗ и некоторые другие дизели оснащены стартером СТ142, в приводном механизме которого применяется храповая муфта свободного хода (рис. 2.18). Детали привода расположены на направляющей втулке 12, имеющей прямые внутренние шлицы и многозаходную ленточную наружную резьбу. Направляющая втулка может перемещаться вместе с приводом по шлицам вала стартера. На наружной резьбе втулки 12 расположена ведущая половина 8 храповой муфты. Ведомая половина 6 выполнена как одно целое с шестерней и может свободно вращаться на втулке 12 в бронзографитовых подшипниках. Торцы половин храповой муфты снабжены зубцами и прижимаются один к другому пружиной 10. Ведомая половина 6 заперта в корпусе 11 замковым кольцом 5. Замковое кольцо 75 удерживает корпус 77 от перемещения вдоль втулки 12. Для амортизации ударов при включении стартера пружина 10 упирается в корпус 77 через стальную шайбу 13 и резиновое кольцо 14. Для предотвращения изнашивания зубьев храповой муфты и снижения шума в момент, когда двигатель запущен, а стартер еще не выключен, предусмотрен механизм блокировки. Внутри ведомой половины 6 муфты находятся три пластмассовых сухаря 3 с радиальными отверстиями, в которые входят направляющие штифты 4. Наружная поверхность сухарей имеет коническую фаску, прилегающую к выточке стальной конической втулки 7, установленной в ведущей половине 8 муфты. Пружина 10 через втулку 7 прижимает сухари 3 к направляющей втулке 12. При передаче вращающего момента от вала стартера к венцу маховика возникает осевое усилие, прижимающее ведущую и ведомую поло-вины храповой муфты. Как только ДВС будет пущен, произойдет пробуксовка храповой муфты, так как изменится направление пе-редаваемого усилия на шестерне стартера (при пуске - от шестерни к венцу, а при работающем двигателе - от венца к шестерне). Во время пробуксовки ведущая половина 8 отодвигается от ведомой 6, сжимая пружину 10. Вместе с ведущей половиной 8 отодвигается втулка 7, освобождая сухари 3, которые под действием центробежных сил перемещаются вдоль штифтов 4 и блокируют муфту в расцепленном состоянии. После выключения стартера ведущая поло-

вина 8 под действием пружины 10 прижмется к ведомой 6 и втулка 7 установит сухари 3 в исходное положение.

Рис 2.17. Привод стартера с бесплунжерной муфтой свободного хода:

1- ролик; 2- Г-образный толкатель, 3 и 9 - соответственно прижимная и буферная пружины, 4 и 8-замковые кольца; 5-чашка; 6- пружина; 7- втулка отвода; 10-шлицевая направляющая втулка; 11 и 15-соответственно центрирующее и войлочное кольца; 12 и 17- соответственно наружная ведущая и ведомая обоймы; 13- пластина с отогнутыми лепестками; 14-специальная шайба, 16-кожух муфты; 15-шестерня; 19-вкладыш

Рис. 2.18. Механизм привода с храповой муфтой свободного хода:

1 - вкладыш подшипника; 2- шестерня; 3- сегмент (сухарик); 4- направляющий штифт; 5 и 15 -замковые кольца; 6 и 8 - соответственно ведомая и ведущая половины храповой муфты; 7и 12 -соответственно коническая и шлицевая направляющая втулки; 9 и 13- шайбы; 10- пружина; 11 - корпус; 14 - буферное резиновое кольцо

При упоре шестерни стартера в зубья венца маховика корпус 11 привода под действием усилия тягового реле вместе с направляющей втулкой 12 продолжает перемещаться вдоль шлицев вала стартера, сжимая пружину 10. При этом ленточная резьба втулки 12 заставляет поворачиваться ведущую половину 8 и шестерню стартера (до 30°), что обеспечивает ее зацепление с венцом маховика.

На рис. 2.19 изображен механизм привода стартера СТ103-А-01 дизельных двигателей ЯМЗ. На специальных шлицах вала якоря 1 установлены гайка 6 и шестерня 8. Гайка двумя внешними выступами входит в продольные пазы этой шестерни. Между гайками и ₍ хвостовиком шестерни помещена пружина 7. На вал якоря свободно посажен стакан 2 со спиральным пазом 10. На опорной втулке стакана размещены буферная пружина 4 и шайба 5. Ход шестерни на валу ограничивает упорное кольцо 9. При включении стартера тяговое реле, действуя на рычаг 3, перемещает стакан 2. При этом опорная втулка нажимает на ведущую гайку 6 и продвигает ее вместе с шестерней до упорного кольца 9. Если зубья шестерни упираются в зубья венца маховика, то ведущая гайка 6 сжимает пружину 7 и поворачивает шестерню 8, так как шлицевые пазы в шестерне 8 шире шлицев вала якоря 1.

Рис. 2.19. Механизм привода стартера СТ103-А-01:

10- спиральный паз

В первый момент пуска двигателя стакан 2 поворачивается благодаря трению и по спиральному пазу 10 отводится назад в исходное положение, освобождая место для отхода шестерни. Как только двигатель будет пущен, венец маховика начнет вращать шестерню стартера, и она, перемещаясь по спиральным шлицам, отойдет в первоначальное положение.

Абсолютное большинство современных автомобильных стартеров имеет принудительное электромагнитное включение и выключение шестерни. Приводные механизмы этих стартеров имеют дистанционно управляемые тяговые реле. Электромагнитные тяговые реле отличаются по конструкции и способу крепления на стартере. Большинство отечественных стартеров имеют двухобмоточные реле, устанавливаемые на приливе приводной крышки.

Двухобмоточное тяговое реле стартера (см. рис. 2.10) имеет две обмотки: втягивающую и намотанную на нее удерживающую, которые расположены на латунной втулке. В ней свободно перемещается стальной якорь 7. Удерживающая обмотка рассчитана только на удержание якоря 7 в притянутом состоянии. Она наматывается проводом меньшего сечения и имеет самостоятельный вывод на массу. Удерживающая обмотка работает длительное время и больше нагревается. Втягивающая обмотка подключена параллельно силовым контактам 4 реле. При включении реле она совместно с удерживающей обмоткой создает необходимую силу притяжения. При замыкании силовых контактов реле втягивающая обмотка отключается. Тяговое реле связано рычагом 10 с приводным механизмом. Два пальца нижней разветвленной части рычага соединены с поводковой муфтой 17.

На стартерах малой мощности могут применяться однообмоточные тяговые реле (например, СТ368). Существуют конструкции стартеров, у которых тяговые реле расположены соосно с валом стартера либо в крышке со стороны привода, либо в крышке со стороны коллектора.

Самоуправляемые муфты предназначены для автоматического сцепления или расцепления валов при изменении заданного режима работы машины.

В зависимости от параметра, влияющего на работу самоуправляемой муфты, они классифицируются:

по направлению вращения – обгонные ;

по частоте вращения – центробежные ;

по величине передаваемого вращательного момента – предохранительные .

Обгонные муфты

Еще один пример обгонной муфты – храповой механизм, встроенный в велосипедный привод ведущего колеса от педалей. При вращении педалей в сторону движения, колесо раскручивается, увеличивая частоту вращения; если вы перестанете крутить педали во время движения, колесо будет продолжать крутиться, не оказывая влияние на педали, и велосипедист может передохнуть.

По принципу действия обгонные муфты бывают фрикционные и храповые .

При передаче вращающего момента ролики, заклиниваясь между полумуфтами в суживающейся части полости, образуют жесткое сцепление полумуфт.
Если частота вращения ведомого вала по какой-либо причине превысит частоту вращения ведущего вала, ролики, расклиниваясь, выкатятся в расширенную часть полости - муфта автоматически выключится, т. е. разъединит валы. При отставании или даже остановке ведущего вала ведомый вал может продолжать вращение.

Важнейшим параметром роликовой обгонной муфты является угол α заклинивания. Обычно угол заклинивания α = 5…8˚.

В муфтах применяют стандартные ролики роликоподшипников, изготовляемые из стали марки ШХ15 с термообработкой до твердости 58…60 HRC. Материал звездочки и обоймы – сталь марки 20Х с цементацией и закалкой до твердости 59…60 HRC. Ролики работают при смазывании маслом марки И-Г-А-32.

Обгонные роликовые муфты работают бесшумно, допуская большое число включений. Они применяются в конструкции многих машин и механизмов. Такая муфта, например, используется в механизме привода стартера, разъединяя ведущую шестерню стартера (бендикс) от венца маховика после запуска двигателя. Если бы в приводе стартера не была бы предусмотрена обгонная муфта, то двигатель после запуска буквально разорвал бы стартер из-за бешеных оборотов якоря.

Критерием работоспособности роликовых муфт являются контактная прочность рабочих поверхностей роликов и полумуфт. Муфты выбирают по стандарту для диаметров валов d = 10…90 мм с диапазоном вращающих моментов от 2,4 до 800 Нм. Число роликов в муфте обычно 3 или 5.

Центробежные муфты

Центробежные муфты (рис. 2) служат для соединения и разъединения валов при достижении ведущим валом заданной частоты вращения. По устройству центробежные муфты представляют собой фрикционные муфты, у которых механизмом управления служат специальные грузы-колодки 1, находящиеся под действием центробежных сил во время вращения ведущего вала.
При достижении ведущим валом заданной частоты вращения центробежные силы, перемещая колодки с фрикционными накладками по направляющим ведущей полумуфты в радиальном направлении, плавно прижимают их к ведомой полумуфте – включают муфту.
Передачу вращающего момента осуществляют силы трения между фрикционными поверхностями колодок и ведомой полумуфты. Величина сил трения пропорциональна квадрату частоты вращения ведущего вала.

Реже встречаются центробежные муфты с механизмом управления, перемещающим ведомую полумуфту в осевом направлении, прижимая ее торцевой поверхностью к ведущей полумуфте. В этом случае при увеличении частоты вращения ведущего вала грузы, перемещаясь под действием центробежных сил, через рычаги перемещают ведомую полумуфту в осевом направлении.

Центробежные муфты изготавливают также с сыпучим наполнителем (стальная дробь, смесь стального и графитового порошка с маслом).

Центробежные муфты обычно применяют в качестве пусковых, т. е. для разгона механизмов с большими маховыми массами (прокатные станы, кузнечные молоты, вентиляторы, центрифуги, прессы и т. п.) при двигателе с малым пусковым моментом или для обеспечения плавности пуска машины.
Размеры муфт принимают конструктивно. Рабочие поверхности трения колодок проверяют на износостойкость аналогично фрикционным муфтам.

Предохранительные муфты

Как и следует из названия, предохранительные муфты предназначены для предохранения машин от разрушения при перегрузках. Предохранительные муфты располагают как можно ближе к месту возможного возникновения перегрузки. Такие муфты работают при строгой соосности валов.

Во избежание случайных выключений предохранительных муфт во время работы машины их рассчитывают по предельному моменту Т_пред :

где Т_max – наибольший момент, передаваемый муфтой при нормальной работе машины, Нм.

Про принципу работы предохранительные муфты делят на пружинно-кулачковые , фрикционные и с разрушающимся элементом .

Пружинно-кулачковая предохранительная муфта

Пружинно-кулачковая предохранительная муфта (рис. 3) по конструкции аналогична сцепной кулачковой муфте, только подвижную в осевом направлении полумуфту прижимают к неподвижной не механизмом управления, а постоянно действующей пружиной с регулируемой силой прижатия. Трапецеидальные кулачки выполняют небольшой высоты с углом α профиля 30, 45 или 60˚. При перегрузке сумма осевых составляющих сил F_a на гранях кулачков превышает прижимную силу пружины и муфта срабатывает – отключает ведомый вал, при этом многократно пощелкивает кулачками, сигнализируя о перегрузке. Повторные мгновенно-ударные включения кулачков отрицательно влияют на прочность деталей, поэтому эти муфты применяют для передачи небольших моментов при малых частотах вращения и при малых маховых массах.

Размеры пружинно-кулачковых муфт принимают конструктивно. Кулачки имеют повышенный износ, поэтому их проверяют на износостойкость и прочность аналогично сцепным кулачковым муфтам. Пружины рассчитывают методами сопротивления материалов.

Фрикционная предохранительная муфта

Фрикционные предохранительные муфты (рис. 4) применяют при частых кратковременных перегрузках и больших частотах вращения. Конструкция таких муфт аналогична конструкции сцепных фрикционных муфт. Силу прижатия создают пружиной (или пружинами), отрегулированной на передачу предельного вращающего момента Т_пред .
При перегрузке муфта, пробуксовывая, поглощает механическую энергию, преобразуя ее в тепловую, не прекращая передачу момента.
Пружину периодически регулируют, так как по мере износа поверхностей трения диски сближаются, уменьшая силу прижатия пружин.
Чаще других используют сухие многодисковые муфты, размеры которых подбирают по стандарту или принимают конструктивно, а затем проверяют расчетом аналогично сцепным фрикционным муфтам.

Фланцевая муфта со срезным штифтом

Муфта со срезным штифтом (рис. 5) относится к предохранительным муфтам с разрушающимся элементом. Она состоит из двух фланцевых полумуфт, соединенных цилиндрическим штифтом, расположенным во втулках. При перегрузке штифт срезается и муфта выключается.

Эти муфты просты по конструкции, имеют небольшие габаритные размеры.
Главным недостатком фланцевых муфт со срезным штифтом является останов машины для замены разрушившегося штифта. По этой причине такие муфты применяют в механизмах и машинах, где перегрузки случаются редко. Для замены штифта полумуфты поворачивают относительно друг друга.

Штифты таких муфт изготавливают из стали марки 45, втулки – из стали 40Х с закалкой до твердости 50…60 HRC.

Размеры муфты принимают по нормали станкостроения.

Условие срабатывания муфты со срезным штифтом:

где Т_разр = 10 -3 πd_ш 2 τ_вzR/4k – расчетный разрушающий момент, Нм;
d_ш – диаметр штифта, мм;
z – число штифтов;
k – коэффициент неравномерности распределения нагрузки между штифтами ( k = 1 при одном штифте, и k = 1,2 при двух штифтах);
R – радиус расположения осей штифтов, мм;
τ_в – предел прочности при срезе материала штифта, Н/мм 2 .

Комбинированные муфты

Комбинированные муфты представляют собой сочетание различных муфт в одной конструкции. Такие муфты применяют, когда ни одна отдельно взятая муфта не может обеспечить требуемых условий соединения валов.
В машиностроении часто применяют комбинацию компенсирующих упругих муфт с предохранительными (рис. 6).

Приводом статера считается устройство или совокупность устройств, предназначенных для соединения электродвигателя стартера с коленчатым валом двигателя в момент пуска, и разъединяющих соединение после пуска. К приводу стартера относят и механическую часть, непосредственно учавствующую в передаче вращающего момента, и электрическую часть, которая относится к управляющему звену привода.

К приводу стартера относится и механический редуктор, предназначенный для изменения вращающего момента, передаваемого венцу маховика. Такие редукторы могут использоваться в конструкции стартеров с целью уменьшения общих габаритов стартера. Как известно, мощность любого двигателя (в т. ч. электрического) пропорциональна частоте вращения выходного вала и величине вращающего момента на этом валу. При этом электродвигатели с высокой частотой вращения и малым вращающим моментом имеют меньшие габариты по сравнению с электродвигателями такой же мощности, развивающими большой вращающий момент.
Поскольку для стартера величина вращающего момента стоит на первом месте, конструкторы решили вопрос с габаритами стартеров некоторых легковых автомобилей достаточно просто - электродвигатель стартера применили высокооборотистый малогабаритный, а для увеличения вращающего момента использовали зубчатую передачу (обычно планетарного типа).

Автомобильные стартера, имея одинаковые по конструкции электродвигатели, могут существенно отличаться конструкциями приводных механизмов, передающих крутящий момент от вала якоря стартера к маховику двигателя в момент пуска.

По типу и принципу работы механизма привода стартеры можно разделить на следующие группы:

с принудительным механическим или электромеханическим перемещением шестерни привода;

с принудительным электромеханическим вводом шестерни в зацепление с венцом маховика и самовыключением шестерни после пуска двигателя;

с инерционным перемещением шестерни;

с электромагнитным вводом шестерни в зацепление путем перемещения якоря;

с использованием механического редуктора планетарного типа для увеличения передаваемого вращающего момента.

Надежность работы муфт свободного хода снижается с повышением мощности стартера. Поэтому в стартерах большой мощности устанавливают комбинированные приводные механизмы с принудительным вводом шестерни в зацепление и ее автоматическим инерционным выключением.

Преимуществами инерционных приводов являются относительная простота конструкции, малые размеры и невысокая стоимость. Однако выключение шестерни сопровождается значительными ударными нагрузками, что ограничивает область их применение в стартерах мощностью до 1 кВт.

Зацепление шестерни при осевом перемещении якоря за счет магнитодвижущей силы полюсов стартерного электродвигателя используется зарубежными фирмами на стартерах мощностью 3…5 кВт. Такие стартеры имеют компактную конструкцию, хорошо размещаются на двигателях, но имеют повышенный расход меди и работают ненадежно при стоянке автомобиля на уклоне.

Приводные механизмы электростартеров с принудительным перемещением шестерни имеют роликовые, фрикционные или храповые муфты свободного хода, которые передают вращающий момент от вала стартера к коленчатому валу двигателя во время пуска и, работая в режиме обгона, автоматически разъединяют стартер и двигатель после пуска.

Устройство механизма привода и электромагнитных элементов управления рассмотрим на примере стартера автомобиля ВАЗ-2109 (рис. 1).
Механизм привода стартера включает в себя пластмассовый рычаг 8 с буферной пружиной 33 и обгонную роликовую муфту 5 (муфту свободного хода) с шестерней 2.
Муфта обеспечивает передачу крутящего момента от стартера к маховику при пуске двигателя и автоматическое отсоединение шестерни стартера от венца маховика после пуска двигателя.

Плунжерная муфта свободного хода

Бесплунжерная муфта свободного хода

В конструкции муфты бесплунжерного типа (рис. 2, б) в качестве прижимного устройства использованы специальные Г-образные стальные толкатели 2, подпирающие ролики 1 посредством пружин 3. При передаче момента от обоймы к ступице шестерни ролики, сильно прижимаясь к поверхностям клиновидных пазов, заклинивают муфту.
После пуска двигателя, в тот момент, когда окружная скорость венца маховика превысит окружную скорость шестерни привода, ролики, увлекаемые ступицей шестерни, преодолевают силу сопротивления пружин и расклинивают муфту, и вращение двигателя не будет передаваться на якорь стартера.

Храповая муфта

Преимуществом храповой муфты свободного хода по сравнению с роликовыми муфтами является высокая надежность, ремонтопригодность и возможность передачи большого вращающего момента при сравнительно небольших габаритах.
Механизм привода стартера с храповой муфтой свободного хода обеспечивает более полное разъединение вала электродвигателя стартера и коленчатого вала двигателя при значительно меньших нагрузках на силовые элементы муфты. Кроме того, храповые муфты, как правило, выполняются разборными, и допускают ремонт и замену отдельных элементов конструкции. Роликовые муфты обычно выполняют неразборными, поэтому их разборка и сборка при ремонте экономически и технически нецелесообразны – проще заменить отказавшую муфту на исправную целиком.

Храповая муфта (рис. 2, в) состоит из корпуса 11, ведущего 8 и ведомого 6 храповиков, шестерни 2 привода, пружины 10, шлицевой направляющей втулки 12 и центробежного механизма с конической втулкой 7, текстолитовыми сегментами (сухариками) 9 и направляющими штифтами 4 для разъединения ведущего и ведомого храповиков.

При подключении обмотки тягового реле к источнику питания якорь реле через рычаг привода и корпус 11 муфты перемещает направляющую втулку 12 вместе с храповиками 6 и 8 по шлицам вала и вводит шестерню 2 в зацепление с венцом маховика. Перемещение шестерни привода 2 продолжается до упора в ограничительную шайбу на валу якоря.
В конце хода шестерни 2 замыкаются силовые контакты тягового реле, вал якоря электродвигателя приводится во вращение, а вращающий момент через шлицевую втулку 12 и храповики 6 и 8 передается шестерней 2 венцу маховика.
При передаче вращающего момента в винтовых шлицах втулки 12 и ведущего храповика 8 возникает осевое усилие, которое воспринимается буферным кольцом 14.

Если шестерня привода упирается в венец маховика (зубья не совпадают с впадинами), сжимается пружина 10 и ведущий храповик 8, перемещаясь по винтовым шлицам втулки 12, своими торцовыми зубьями поворачивает ведомый храповик 6 и шестерню 2 на угол, обеспечивающий ввод шестерни в зацепление и замыкание контактов тягового реле.

После пуска двигателя частота вращения шестерни и ведомого храповика становится больше частоты вращения вала якоря и направляющей втулки 12. Поэтому ведущий храповик перемещается по винтовым шлицам втулки, отходит от ведомого храповика и шестерня привода 2 вращается вхолостую – передача вращающего момента между двигателем и валом стартера прерывается. Коническая втулка 7 отодвигается вместе с ведущим храповиком и освобождает текстолитовые сегменты (сухарики) 3, соединенные с быстровращающимся ведомым храповиком 6 и направляющими штифтами 4.
Под действием центробежных сил сегменты перемещаются в радиальном направлении вдоль штифтов и блокируют муфту в расцепленном состоянии, предохраняя зубья храповиков от повреждения и изнашивания. В этом состоянии храповой механизм будет находиться до тех пор, пока осевая составляющая от центробежных сил, действующих на сухарики, превышает усилие пружины.
Шестерня привода выходит из зацепления с венцом маховика только после выключения тягового реле стартера.

Во время отдельных вспышек в цилиндрах двигателя шестерня остается в зацеплении, что позволяет стартеру вращать коленчатый вал до тех пор, пока двигатель не начнет устойчиво работать.

Еще один вариант конструкции храповой муфты, используемой в приводе стартера, представлен на рис. 3.

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.

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.

Как долго работает обгонная муфта?

К сожалению, как и любой механизм, обгонная муфта не является вечной и рано или поздно она выходит из строя. Обычно, специалисты рекомендуют менять этот узел каждые 100 тысяч километров пробега.

Какие поломки наиболее часто встречаются? Есть несколько вариантов:

муфту клинит и она перестаёт экономить ресурс ремня генератора;

обоймы муфты не входят в зацепление вовсе, из-за чего вращение вообще не передаётся на вал.

В первом случаем вы рискуете быстро потерять ремень, а с ним, скорее всего, и натяжитель, а во втором – генератор перестанет выполнять свои прямые функции по питанию электросистемы автомобиля.

Как бы то ни было, если вы услышали из под капота необычный свист или дребезг, а также если генератор перестал подзаряжать аккумулятор и питание электросистем отсутствует – вполне вероятно, что обгонная муфта вышла их строя, и самое время заехать в автосервис для её замены.

Коллеги-автолюбители, я думаю мы с вами выяснили что такое обгонная муфта генератора для чего нужна, что это вообще такое и как она работает.

Зачем нужна и как работает

Этот механизм называется — обгонной муфтой. Устанавливается на шкив генератора, имеет не большой корпус (есть очень компактные модели).

Конструкция и принцип работы очень прост, есть две обоймы внешняя и внутренняя:

Внешняя — находятся в зацеплении со шкивом

Внутренняя – находится в зацеплении с якорем (валом) генератора

НО после того как в цилиндрах мотора нет ВОСПЛАМЕНЕНИЯ, а происходит сжатие или отвод отработанных газов, тогда КОЛЕНВАЛ как бы притормаживается, внутренняя обойма (которая связана с якорем), начинает обгонять внешнюю (связь с ремнем). В этот момент стопорные элементы – ЛИБО ПОГРУЖАЮТСЯ В СПЕЦИАЛЬНЫЕ КАНАВКИ, ЛИБО ПОВОРАЧИВАЮТСЯ БОКОМ, КОТОРЫЙ КРУГЛЫЙ, ОН НЕ ОСТАНАВЛИВАЕТ ОБОЙМЫ. Они разъединяются, то есть как бы верхняя и внутренняя обоймы вращаются отдельно друг от друга.

Посмотрите полезное видео, оно полностью вам объяснит этот принцип.

Тем самым, нет губительного влияния инерции, проскальзывания ремня, и прочих негативных моментов. Обгонная муфта РЕАЛЬНО уберегает ременную передачу, и НАМНОГО продлевает ресурс.

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!

ЗАПОМНИТЕ – ресурс примерно 100 000 километров, бывает чуть больше, но после этого ее желательно заменить и НЕ ТЯНУТЬ С ЭТИМ.

Первые признаки это:

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.

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.

Преимущества и недостатки

автоматическое включение и отключение механизма (муфта не нуждается в наличии приводов управления) Обгонная муфта имеет следующие преимущества:

с помощью механизмов свободного хода упрощаются конструкции узлов и агрегатов машины

простота конструкции

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.

Обгонная муфта шкива генератора

Применение муфт свободного хода в шкивах генераторов обусловлено малыми сроками службы приводных ремней. В шкиве генератора установлено два ряда роликовых подшипников.

В результате рывки, которые испытывает приводной ремень, пропадают, что положительно сказывается на сроке его службы. Конструкция обгонной муфты шкива и бендикса стартера довольно схожи – в качестве элементов, передающих крутящий момент, используются ролики.

Обгонные муфты в АКПП

Как поменять — отремонтировать своими руками

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):

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.

Ремонт

Легкий запуск двигателя автомобиля возможен только при условии безупречной работы каждой детали, передающей крутящий момент от стартера к коленвалу. Бендикс стартера является одним из важнейших элементов этой системы. Каждому владельцу машины важно не только получить исчерпывающие сведения о техническом устройстве и принципе работы этого механизма, но и научиться определять его неисправность.

Что такое бендикс на стартере и для чего он нужен

Бендикс стартера – это устройство, принцип действия которого похож на работу сцепления, устанавливаемого в трансмиссию автомобиля с механической коробкой передач. В отличие от более массивной системы, которая служит для плавной передачи крутящего момента от коленвала к колесам, обгонная муфта на стартере выполняет свою функцию крайне малое количество времени. Кроме того, разъединение с ведомой шестеренкой, которая находится на маховике коленвала, должно осуществляться в самом начале самостоятельной работы стартера. Эти требования и обуславливают особенности конструкции бендикса.

От состояния бендикса стартера зависит не только возможность легкого и быстрого запуска автомобиля. Существенные отклонения в работе этой детали могут привести к выходу из строя шестерней, по которым передается крутящий момент на коленвал. Практически всегда, если выходит из строя одна часть, скоро выйдут и сопрягаемые с ней детали.

Устройство бендикса стартера

Бендикс является компактной деталью, устанавливаемой на вал стартера. Этот элемент изготавливается из прочного металлического сплава. Детали приходится работать при повышенных механических нагрузках, что и объясняет необходимость в использовании износостойких материалов.

Устройство бендикса следующее:

Ведущая и ведомая обоймы.

Кожух.

Опорные чашки.

Прижимная пружина.

Ролики.

Пружины роликов.

Обоймы между собой механически соединяются за счет роликов, которые прижимаются пружинами и загоняют их в узкие каналы конструкции. Благодаря этой особенности муфта начинает работать только в момент запуска двигателя. После раскрутки двигателя муфта сразу выключается, как только мотор начинает работать самостоятельно.

Принцип работы бендикса

Как работает бендикс стартера

Бендикс на стартере работает следующим образом:

В момент, когда включается зажигание и ключ перемещается в крайнее положение, электрический ток подается от аккумулятора на двигатель стартера.

Электродвигатель стартера начинает вращаться и приводить в движение вал, на котором находятся винтовые насечки, по которым муфта под собственным весом перемещается. В результате происходит зацепление ведущей шестерни, находящейся на бендиксе с шестерней маховика.

После запуска двигателя шестерня бендикса начинает быстро вращаться и перемещаться внутрь корпуса стартера.

Стабильность работы механизма бендикса объясняется также наличием буферной пружины, которая в значительной степени смягчает момент соприкосновения ведущей шестерни со шлицами маховика.

Признаки неисправности бендикса стартера

Бендикс стартера является очень надежной деталью, но при длительной эксплуатации автомобиля этот механизм также может выйти из строя. Практически всегда такое нежелательное событие предваряется различными проявлениями, которые невозможно не заметить. Наиболее характерные признаки неисправности бендикса:

Шум во время запуска двигателя.

Коленвал двигателя не вращается.

Если бендикс не полностью неисправен, то признак неправильной работы детали может проявляться периодически. Иногда, этот элемент входит в зацепление с ведомой шестерней, но после непродолжительной работы соскальзывает с характерным звуковым эффектом.

При наличии признаков неисправности бендикса не следует откладывать ремонт надолго. Если вовремя поврежденная деталь не будет отремонтирована или заменена, то потребуется выполнить более сложную операцию, связанную с установкой новой шестерни маховика, повреждение которой не позволит нормально эксплуатировать автомобиль, даже после покупки и монтажа новой обгонной муфты.

Возможные причины поломки

Обгонная муфта стартера состоит из небольшого количества деталей, поэтому причин поломок может быть несколько. Наиболее часто изнашиваются внутренние ролики. Уменьшение диаметра этих деталей приводит к невозможности надежного зацепления подвижных элементов. Иногда, на роликах могут образовываться плоские поверхности, которые также препятствуют нормальной работе муфты.

Все рабочие поверхности, входящие в зацепление, могут со временем изнашиваться. Такие неисправности бендикса стартера являются естественными, но при их наличии деталь восстановлению не подлежит.

Как проверить бендикс стартера

Если двигатель автомобиля не заводится либо момент пуска сопровождается неприятными металлическими звуками, то, прежде чем принимать решение о ремонте или замене, необходимо проверить бендикс стартера. Первоначальный этап диагностики может основываться именно на слуховом восприятии неправильной работы этой детали. Чтобы воспользоваться этим методом, необходимо находиться в непосредственной близости от двигателя, поэтому рекомендуется к мероприятию по звуковому определению качества работы бендикса привлечь помощника. Если в момент запуска двигателя электромотор стартера работает, и со стороны расположения этой детали доносится металлический скрежет, то, с высокой вероятностью, обгонная муфта является неисправной.

Не следует полагаться только на свой слуховой орган при проверке бендикса. После обнаружения шумов, локализованных в области расположения стартера, необходимо демонтировать эту деталь и тщательно осмотреть. Первое действие, которое позволяет сразу определить возможность дельнейшего использования детали, представляет собой проворачивание ведущей шестерни в различных направлениях. Если подвижный элемент вращается в обе стороны, то бендикс необходимо будет поменять. Наличие слизанных зубьев также говорит о невозможности дальнейшей эксплуатации детали. При наличии люфта на якоре, а также чрезмерного износа вилки бендикс потребуется заменить новой деталью.

Ремонт бендикса стартера

Стоимость нового бендикса даже на дорогие марки автомобилей является относительно невысокой, но в качестве эксперимента, можно попытаться восстановить деталь своими руками. Следует отметить тот факт, что при наличии чрезмерного износа обойм ремонтная операция является практически невозможной. Нарастить металл этих деталей нельзя, но если в муфте подверглись изменению геометрии только ролики, то можно отремонтировать деталь, заменив эти элементы подходящими по диаметру отрезками металла. С этой целью могут быть использованы, например, куски сверл подходящего диаметра или подходящие по размеру фрагменты гвоздей. В последнем случае для повышения прочности металла рекомендуется закалить его таким образом, чтобы внешняя поверхность приобрела большую прочность, а внутри металл не был слишком хрупким.

При поломке пружин роликов или прижимной пружины, также можно подобрать детали подходящей жесткости и диаметра для замены. При наличии еще одной неисправной детали возможна комбинация элементов таким образом, чтобы в результате получить один исправный бендикс. Наличие нескольких поломанных элементов существенно увеличивает возможность подобных заимствований хорошо сохранившихся элементов.

Как разобрать бендикс

Если принято решение заняться ремонтом бендикса стартера, то потребуется разобрать эту деталь. Выполняется эта операция следующим образом:

Снять стартер с автомобиля. Перед выполнением этой операции следует отсоединить клеммы аккумулятора, открутить крепежные элементы и отсоединить провода от детали.

Открутить болты крепления стартера и разобрать корпус.

Снять втягивающее реле.

Разобрать бендикс.

Для того чтобы разобрать бендикс необходимо снять стопорное кольцо, удалить шайбу и разъединить внешнюю и внутреннюю часть элемента. Перед сборкой шестерни бендикса необходимо вымыть в ацетоне, высушить и смазать температурной смазкой.

Как поменять бендикс на стартере

Установить новую деталь взамен изношенной намного проще и правильнее. Если приобретается оригинальная запчасть, то после правильно выполненной работы, продолжительность эксплуатации узла может исчисляться годами. На первоначальной стадии ремонта, все операции идентичны с ремонтом узла своими руками. Потребуется также аккуратно снять стартер, разобрать его и отсоединить бендикс. Разбирать деталь не обязательно, сразу после выполнения демонтажных работ можно будет приступить непосредственно к установке нового бендикса.

Замена бендикса стартера

После того, как старая деталь будет уделана, работы по установке нового бендикса осуществляются в такой последовательности:

Смазать температурной смазкой вал.

Установить деталь на вал.

Надеть на вал шайбу и стопорное кольцо.

Сложности при установке бендикса могут часто наблюдаться при установке стопорного кольца. Эта деталь может быть помещена на место с использованием рожковых ключей или раздвижных пассатиж. При выполнении этой операции следует соблюдать осторожность, ведь упругий элемент может отпружинить на значительное расстояние.

Как снять бендикс

Некоторые сложности могут также наблюдаться при снятии стопорного кольца, удерживающего бендикс на валу. Для выполнения этой работы рекомендуется применить специальную оправку. При ее отсутствии, для выполнения операции можно использовать тонкие отвертки, а также круглогубцы, которые следует применить в качестве съемника.

Бендикс стартера является очень важной деталью автомобиля, но стоит эта запчасть относительно недорого. Например, для автомобилей Ваз можно приобрести новую деталь менее чем за 1 тыс. рублей. При появлении первых признаков неисправности бендикса рекомендуется незамедлительно обратиться в автосервис для выполнения ремонтных работ либо самостоятельно выполнить установку новой запчасти. Несвоевременное проведение восстановительной операции может привести к очень нежелательным последствиям. Отсутствие надежного привода между стартером и коленвалом может стать наиболее опасным в момент, когда потребуется быстро завести двигатель в экстренной ситуации.

Читайте также:


Декор black dots шкода рапид 2020 что это

Как подключить сабвуфер урал as d12a к магнитоле

Фольксваген пассат б5 не включается кондиционер

Ауди а8 2005 года стоит ли покупать

Не работают парктроники мерседес w205