До того как обгонные муфты были добавлены в конструкцию муфты генератора, мощность генераторов была значительно ниже, а 60 А на выходе считались уже довольно высоким показателем. В наши дни, когда количество электронного оборудования в автомобилях увеличилось, значение 60 А меньше минимальной мощности генератора. В связи с этим потребовалось использовать новую муфту генератора для предотвращения преждевременного износа приводного ремня в результате проскальзывания. Далее мы объясним, как именно это работает.
Срок службы приводного ремня вспомогательного оборудования
При преобразовании возвратно-поступательного движения поршней двигателя внутреннего сгорания во вращательное движение коленчатого вала неизбежно возникают крутильные колебания. Кроме того, частота вращения постоянно меняется в зависимости от режимов работы двигателя, а также при запуске и остановке двигателя. Неравномерное воздействие сил, обусловленное этими двумя факторами, сокращает срок службы приводного ремня вспомогательного оборудования. Кроме того, узлы, приводимые в движение ремнем, обладают своей собственной инерцией. В результате они не могут мгновенно синхронизировать свое вращение с вращением шкива коленчатого вала, из-за чего нагрузки дополнительно увеличиваются. При любом колебании скорости приводного ремня малейшее проскальзывание вызывает его износ.
В современных автомобилях с большим количеством бортовых устройств, потребляющих электроэнергию, проблема дополнительно усугубляется, поскольку требуется очень большой генератор, а его ротор обладает значительной инерцией. Такое сочетание приводит к следующим явлениям:
- высокие нагрузки на ремень как при запуске двигателя, так и при увеличении скорости вращения;
- неравномерные перемещения и даже проскальзывание ремня по муфте генератора.
Очевидно, что эти явления увеличивают износ как приводного ремня, так и других компонентов привода.
Обгонная муфта генератора
Чтобы свести к минимуму эти проблемы, инженеры разработали обгонную муфту и включили ее в конструкцию обгонного шкива генератора. Она обеспечивает свободное вращение ротора генератора при замедлении или остановке двигателя. Всем, кто когда-либо ездил на велосипеде, знаком этот эффект. Когда вы прекращаете крутить педали, заднее колесо не блокируется, а продолжает свободно вращаться благодаря аналогичному механизму в оси заднего колеса.
Давайте рассмотрим наиболее распространенный вариант этого механизма свободного хода. Для простоты мы можем представить конструкцию обгонного шкива генератора в виде двух колец: внутреннего и внешнего. Внутреннее кольцо крепится к валу генератора. Наружное кольцо не крепится к валу генератора, а входит в зацепление с приводным ремнем. Между этими двумя элементами в специальных углублениях во внутреннем кольце установлены ролики. Углубления имеют асимметричный профиль. Если скорость вращения внешнего кольца выше скорости вращения внутреннего, ролики выкатываются наружу, где глубина выемок меньше, и захватываются между двумя кольцами. В результате два кольца сцепляются, и крутящий момент передается от ремня на вал ротора генератора. Когда двигатель замедляется и ротор начинает опережать двигатель из-за инерции, ролики возвращаются в более глубокие части своих выемок. Теперь они больше не зажимаются между двумя кольцами, так что внутреннее кольцо может свободно вращаться, поскольку ролики просто вращаются против направления вращения внешнего кольца, снижая проскальзывание приводного ремня.
Механизм свободного хода в муфте генератора
- Внутреннее кольцо
- Ролики
- Наружное кольцо
Обгонно-реверсивная муфта генератора
При запуске двигателя и резком повышении числа оборотов на помощь может прийти другой вариант такой муфты, а именно обгонно-реверсивная муфта генератора. Она обладает всеми описанными выше свойствами, но дополнительно имеет пружинный или высокоэластичный демпфер. В обычной обгонной муфте внутреннее кольцо может свободно вращаться относительно наружного кольца только в прямом направлении. Наличие дополнительного демпфера позволяет внутреннему кольцу немного вращаться в противоположном направлении. Это позволяет синхронизировать скорость вращения генератора со скоростью вращения приводного ремня во время пуска, а также в случае внезапного увеличения числа оборотов двигателя.
Замена обгонных муфт
Обладая свойствами, способствующими продлению срока службы компонентов привода вспомогательных агрегатов, обгонные муфты сами по себе также подвержены естественному износу и периодически нуждаются в замене. Разумеется, срок службы муфты механизма свободного хода, зависит от условий эксплуатации, но после 100 000 километров пробега вероятность отказа значительно возрастает. Необходимо строго отслеживать признаки неисправности обгонной муфты во время регулярного технического обслуживания или диагностики. В противном случае возможен преждевременный выход из строя ремня и других узлов, которым требуется защита. Поэтому в соответствующем разделе на портале GatesTechZone мы описали различные признаки таких неисправностей и соответствующие методы диагностики обгонных шкивов генератора и обгонно-реверсивных муфт генератора.
Сегодня растет доля автомобилей, оснащенных обгонными муфтами генератора. Чрезвычайно важно помнить, что шкивы разных типов не являются взаимозаменяемыми. Для каждой модели необходимо выбрать соответствующий продукт из каталога. В этом вам поможет наш онлайн-каталог GatesAutoCat.