Podręcznik mechaniki pojazdowej

Wolne koło alternatora (cz. 1)

INA

Wolne koła pasowe marki INA montowane są dziś fabrycznie w co piątym spośród wytwarzanych na świecie samochodów

Moment obrotowy wytwarzany przez silniki spalinowe ma charakterystykę okresowo zmienną. Powoduje to powstawanie różnego rodzaju drgań przenoszonych m.in. na pasowy napęd urządzeń pomocniczych.

Konstruktorzy pojazdów starają się w różny sposób niwelować to niekorzystne zjawisko. Bardzo duże osiągnięcia w tej dziedzinie mają firmy należące do Grupy Schaeffler. Na przykład: firma LuK opracowała i produkuje dwumasowe koła zamachowe, tłumiące drgania przenoszone z silnika na układ napędowy, a pod należącą do tegoż koncernu marką INA wytwarzane są wolne koła alternatora, które redukują drgania w napędzie paska pomocniczego. Wysoka jakość produktów jest efektem wieloletnich doświadczeń w konstruowaniu i produkcji tych elementów oraz w doborze odpowiednich materiałów.

Podstawowym zadaniem wolnego koła alternatora jest wytłumienie drgań występujących w napędzie paska pomocniczego. Dzięki temu zwiększa się trwałość paska oraz elementów z nim współpracujących, zmniejszają się natomiast w znacznym stopniu hałasy towarzyszące pracy pasowego napędu.

Obecnie to rozwiązanie jest w konstrukcjach samochodów stosowane powszechnie, a coraz częściej okazuje się w nich wręcz nieodzowne, ponieważ:

niższe są prędkości obrotowe biegu jałowego współczesnych silników,
cięższe stały się wirniki alternatorów z powodu wzrostu ich mocy,
ogranicza się liczbę cylindrów silników, co przynosi rozmaite korzyści, lecz nie poprawia równomierności pracy.

Poza skutecznym tłumieniem drgań wolne koła alternatorów muszą dodatkowo odznaczać się odpowiednią trwałością i zdolnością do przenoszenia momentu przy dużych prędkościach obrotowych.

Także i w tej grupie oferowane są na rynku produkty nazywane "tańszymi zamiennikami". Niestety, inne ich cechy okazują się w porównaniu z odpowiednikami dostarczanymi przez renomowanych wytwórców mniej zachęcające. W rozwiązaniu oferowanym przez firmę INA występuje pierścień wewnętrzny z łożyskiem igiełkowym i sprężynką oraz dwa promieniowe łożyska pomocnicze; (patrz: zdjęcie niżej). Koszyk blokujący znajduje się na pierścieniu wewnętrznym. W przebadanym w laboratorium firmy INA "tańszym zamienniku" występuje sześć rolek dociskanych przez sześć sprężyn spiralnych. Koszyk blokujący znajduje się na pierścieniu zewnętrznym. Na pierwszy rzut oka widać więc znaczne różnice w rozwiązaniach tych dwóch producentów.

Kolo alternatora

Porównanie wewnętrznej konstrukcji produktu marki INA (z lewej) i jego "tańszego zamiennika"

Oba produkty poddane zostały testom wytrzymałościowym. Przebadane wolne koła marki INA zachowały pełną funkcjonalność w czasie trwania testu, a w wielu przypadkach testy przerywano po 1000 h, nie stwierdzając wadliwego działania poddawanych im elementów. Inaczej zachowywały się "tańsze zamienniki" innego producenta. Z trzech testowanych takich kół jedno uległo uszkodzeniu po 46 godzinach, drugie po 163 godzinach, a trzecie już po 6 godzinach. Przed uszkodzeniem stwierdzono pojawienie się drgań przy 6800 obrotach na minutę, co oznaczało, że w tym momencie badany element przestał już spełniać jedno z najważniejszych swych podstawowych zadań.

Z kolei utrata zdolności przenoszenia momentu obrotowego (poślizg) występowała w tych produktach przy prędkościach rzędu 8500 rpm. W samochodzie zjawisko to powoduje przerwanie ładowania akumulatora przez alternator wraz ze wszystkimi tego konsekwencjami. Przyczyną stwierdzonego poślizgu okazało się zastosowanie koszyka blokującego na pierścieniu zewnętrznym sprawiające, iż igiełki łożyska zostają wypychane na zewnątrz przez siłę odśrodkową. W porównywanych produktach firmy INA napęd przenoszony był skutecznie nawet przy prędkościach sięgających 20 000 obrotów na minutę, gdyż pozwalało na to rozwiązanie z koszykiem blokującym na pierścieniu wewnętrznym. Cdn.