Обгонная муфта представляет собой механизм, позволяющий передавать крутящий момент только в одном направлении. Существует большое количество типов обгонных муфт, но в автомобильных трансмиссиях, как уже отмечалось ранее, используются только обгонные муфты с роликами и сухариками.

На рис. показана схема сил, действующих в линиях контакта ролика с поверхностями внутреннего и внешнего кольца. Сила Р передается с ведущего на ведомое кольцо через ролик.

Если угол больше угла трения, то муфта не сможет передавать крутящий момент, т. е. она будет проскальзывать.

С другой стороны, если угол будет значительно меньше угла трения, то для получения необходимой касательной силы потребуется большая нормальная сила, а поскольку эта сила ограничивается допускаемым напряжением сжатия ролика, то максимальная допустимая касательная сила и величина передаваемого крутящего момента муфты также будут ограничены. Поэтому рекомендуется конструировать муфты так, чтобы угол был несколько меньше угла трения. Обычно величина этого угла выбирается равной примерно 6’.

При работе муфты максимальное напряжение возникает в местах контакта между роликами и ведущим и ведомым кольцами. Так как силы с обеих сторон ролика равны и площадь контакта между роликом и плоской или выпуклой внутренней поверхностью меньше, чем между роликом и наружной вогнутой поверхностью (ведомое кольцо), то наибольшее напряжение должно возникать на поверхности соприкосновения ролика с внутренним кольцом. Этим напряжением и определяется предельная величина момента, передаваемого обгонной муфтой.

Эта зависимость была получена при предположении, что нагрузка распределяется равномерно по длине ролика и не имеется других напряжений, кроме напряжения сжатия, вызываемого силой, действующей по нормали к поверхности контакта. Последнее предположение чаще всего бывает справедливым для внутреннего кольца обгонной муфты, которое обычно расположено на сплошном (или, по крайней мере, толстостенном) валу, но не совсем корректно в отношении наружного кольца.

Для изготовления роликов внешнего и внутреннего кольца обгонной муфты используют ту же сталь, что и для изготовления элементов подшипников. Эти детали должны быть изготовлены из цементируемых сталей или из сталей, закаливаемых токами высокой частоты (ТВЧ). Величина допускаемых напряжений в этом случае равна 2100 мПа.

В полученной зависимости размерность момента - Нм.

В случаях, когда наружное кольцо является ведущим элементом и поверхности заклинивания выполнены на нем, ролики под действием центробежных сил стремятся переместиться наружу от точки контакта с ведомым элементом. Такое перемещение предотвращается с помощью пружин. Пружины должны быть достаточно жесткими с тем, чтобы преодолеть центробежную силу, действующую на ролики при их вращении.