Механические обгонные муфты, иногда называемые односторонними или обратными муфтами, в зависимости от контекста, передают крутящий момент в одном направлении привода, но позволяют выходной оси продолжать вращаться (свободный ход), когда приводной двигатель замедляется или останавливается. Такая функция сцепления полезна в больших и малых конструкциях для погрузочно-разгрузочных работ, упаковки, транспортировки, медицинских, турбинных вспомогательных приводов и внедорожных применений.

К распространенным механическим обгонным муфтам относятся те, в которых для одностороннего зацепления с осью используются храповые механизмы, роликовые накладки, пружинный привод и кулачковый механизм.

Из этих конструкций кулачковые муфты (иногда называемые муфтами sprag, особенно в транспортной промышленности) являются относительно новыми и энергоемкими. Множество стержней, профилированных с асимметричной кулачкообразной геометрией, окружают муфту по окружности. Сепараторы на каждом конце удерживают кулачки стержня на равном расстоянии друг от друга. При вращении на входе кулачки действуют как поднимающиеся клинья, фиксируясь между кольцами на внутренней и внешней половинах муфты.

Более конкретно, кулачки в некоторых вариациях кулачкового сцепления заполняют пространство между кольцами, быстро действуя как распорки и удерживая половинки сцепления вместе за счет фиксирующего трения. При развороте кулачки быстро разжимаются (и затем выдерживают высокие скорости обгона). В других конструкциях кулачковых муфт центробежная сила заставляет кулачки штанги поворачиваться в положение «старт» для разъединения половин муфты. Затем при замедлении или развороте пружина на каждом кулачке толкает их обратно в зацепление типа sprag.

Независимо от вариации геометрия несущих кулачков кулачковых муфт плотно прилегает к корпусу сцепления. Это означает, что часто мощность крутящего момента ограничивают два других фактора:

Но некоторые кулачковые муфты демонстрируют сравнительно меньший прогиб внутреннего и наружного колец и контактное напряжение, чем другие конструкции, благодаря распределенной нагрузке во время зацепления. Это, в свою очередь, продлевает срок службы и обеспечивает более плавное взаимодействие. В некоторых кулачковых муфтах даже используются шлифованные кольца из легированной стали для максимального равномерного распределения нагрузки. Поскольку заклинивание под нагрузкой может происходить при чрезмерном износе, некоторые кулачковые муфты для сложных применений оснащены кулачками точной формы, которые противостоят износу и предотвращают выход из строя из-за усталости.

Как уже упоминалось, к другим обгонным муфтам относятся те, в которых используется храповое устройство, роликовый наклон и действие обернутой пружины.

Храповые муфты это базовые двухэлементные муфты, в которых используется однозубый рычаг, который входит в зацепление с зубчатым колесом в одном направлении и обеспечивает свободный ход в другом. Они наиболее распространены в потребительских товарах с электроприводом и инструментах легкой промышленности.

Ролико-рамповые муфты зацепление осуществляется с помощью заточенных стальных роликов, которые проходят и фиксируются на колесе, прецизионно обработанном с наклонными рампами. Обратите внимание, что в некоторой литературе по роликовым муфтам описывается зацепление ролика с кулачком. Это не следует путать с кулачковыми массивами кулачковых муфт, так как здесь кулачок в единственном числе и относится к колесу узла, обработанному с помощью наклонов.

Работа зависит от концентричности между внутренним и наружным кольцами, поэтому большинство вариантов роликовых сцеплений включают пружины сжатия для поддержания контакта ролика с колесом. Пружины устанавливаются под углами, спроектированными таким образом, чтобы оптимизировать первоначальное приведение в действие и удерживающий захват. Благодаря тому, что цилиндрические ролики фиксируются на плоских ступенях внутреннего колеса, эти муфты передают высокий крутящий момент и выдерживают высокие скорости обгона. Кроме того, ролико-рамповые муфты отличаются низкой стоимостью и простотой ремонта, даже при высокой скорости обгона и крутящих моментах.

Пружинные муфты с заворачиванием имеют пружины, которые наматываются вокруг цилиндрического выходного отверстия и затягиваются при повороте в направлении привода. Это создает трение для фиксации узла и передачи крутящего момента. Пружинные муфты превосходно работают при умеренных оборотах — обычно до 2000 об/мин или около того.