Schaeffler

Zestaw naprawczy elementów napędu pasowego z pompą układu chłodzenia

Firma INA wchodząca w skład grupy Schaeffler od 1977 roku produkuje elementy napędów pasowych na masową skalę. W roku 1995 roku firma wprowadziła do swej oferty napędy kompletne.

Jeśli weźmiemy pod uwagę, że co roku firma ta dostarcza ponad 50 milionów części, to prawie w każdym pojeździe na całym świecie można znaleźć jakiś element napędu pasowego firmy INA. Na podstawie jej właśnie doświadczeń oferta Schaeaffler Automotive Aftermarket została poszerzona o kompletne zestawy napędu osprzętu. W ich skład wchodzą między innymi napinacze, rolki prowadzące, paski wielorowkowe oraz dodatkowe inne elementy, takie jak pompa płynu chłodzącego lub termostat.

Odbiorniki momentu obrotowego

Tak zwany napęd osprzętu stosowany do przekazywania momentu obrotowego z wału korbowego silnika ma wirniki takich urządzeń pomocniczych, jak alternator, pompa płynu chłodzącego, pompa wspomagania kierownicy lub sprężarka klimatyzacji. Funkcja ta była dawniej realizowana za pomocą paska klinowego, który zapewniał pośrednie sprzężenie wału korbowego z alternatorem i pompą płynu chłodzącego.

Jednakże w nowoczesnych samochodach dla zwiększenia komfortu kierowcy i pasażerów używa się coraz większej ilości urządzeń elektronicznych. W rezultacie jeden pasek klinowy nie wystarcza już do napędzania wysokowydajnego alternatora i urządzeń pomocniczych montowanych z przodu silnika (sprężarka klimatyzacji, pompa wspomagania kierownicy). Aby rozwiązać ten problem, stosowany jest pasek wielorowkowy, pozwalający na zmniejszenie kąta opasania koła pasowego, a przez to zwiększenie przełożenia przekładni pasowej.

Napinacz hydrauliczny paska napędowego

W przypadku silników o bardzo zwartej budowie urządzenia pomocnicze mogą być napędzane z wykorzystaniem obu obwodowych powierzchni paska wielorowkowego. Napędy pomocnicze składają się wówczas z jednego, dwóch lub kilku oddzielnych układów. W większości samochodowych konstrukcji dominują jednak układy napędowe z jednym paskiem wielorowkowym o profilu PK lub wieloklinowym.

Elementy przekładni pasowej

Paski napędowe są wykonane zwykle z poliestrów, włókien nylonowych, szklanych, polichloroprenu i poliamidów (warstwy ochronne). Ich naciąg jest precyzyjnie dobrany do wymaganych obciążeń i regulowany za pomocą mechanicznego lub hydraulicznego napinacza. Mechaniczne napinacze pasków są rozwiązaniem ekonomicznym i niezawodnym. Zapewniają wymagane wstępne naprężenie paska dzięki działaniu sprężyny. Układ tłumienia drgań występujących w napędzie pasowym składa się z tarczy i okładziny ciernej, dociskanych do siebie sprężyną o działaniu osiowym. Drgania paska przenoszone przez rolkę i ramię napinacza powodują wzajemne przemieszczenia elementów ciernych, lecz występujące przy tym tarcie daje efekt tłumienia.

Napinacz mechaniczny paska napędowego

Siła wstępnego naprężenia paska (moment obrotowy sprężyny) oraz tłumienie (siła osiowa sprężyny) są dostosowywane indywidualnie do każdej aplikacji. Dzięki zastosowanym materiałom można uzyskać wysokie i powtarzalne wartości tłumienia bez względu na temperaturę i częstotliwość, a także minimalny efekt docierania.

Zadania rolek prowadzących

Rolki prowadzące firmy INA mogą być także wykorzystywane jako stabilizatory eliminujące wibracje w krytycznych sekcjach paska. Zapobiegają też kolizjom z sąsiednimi elementami oraz prowadzą pasek lub zwiększają kąt opasania kół pasowych. Podobnie jak napinacze, muszą również spełniać określone wymagania w zakresie eksploatacyjnej trwałości i emisji hałasu podczas pracy. Ich łożyskowanie stanowią przeważnie precyzyjne jednorzędowe łożyska kulkowe ze zwiększonym zasobnikiem smaru. W razie potrzeby używane są także dwurzędowe łożyska skośne z optymalizowanym zasobnikiem smaru.

Wielorowkowe koło pasowe alternatora typu OAP

W łożyskach tych stosuje się wysokotemperaturowy smar do łożysk oraz odpowiednie pierścienie uszczelniające. Standardowe łożyska z katalogów nie nadają się do tego rodzaju zastosowań. Zgodnie z wymaganiami, łożyska te są dostarczane wraz z kołami pasowymi wykonanymi z plastiku lub stali. Używane są także osłony ochronne, wykonane również z plastiku lub stali. Dzięki zaawansowanej technologii obróbki maszynowej koła pasowe z poliamidu odpornego na działanie wysokiej temperatury odpowiadają charakterystyką pracy i dokładnością kształtów stalowym, więc są używane jako rozwiązanie alternatywne.

Ochrona przed drganiami skrętnymi

Wolne koła alternatora OAP (overrunning alternator pulley) stosuje się, aby chronić alternator przed drganiami skrętnymi wału korbowego. Element z największym momentem bezwładności, czyli wirnik alternatora, ma oczywiście dominujący wpływ na działanie całego układu. Rosnące zapotrzebowanie na zasilanie elektryczne powoduje, że stosuje się generalnie coraz większe alternatory, z większym momentem bezwładności wirnika, a tym samym – wywierające większy wpływ na napęd pomocniczy.

Efekt wysprzęglania wynika z energii kinetycznej wirnika alternatora wyprzedzającego koło pasowe zwalniane przez pasek i występuje zazwyczaj przy prędkościach obrotowych silnika poniżej 2000 obr./min. Zależy on w dużym stopniu od koncepcji napędu, amplitudy nieregularności obrotów wału korbowego, elastyczności paska, obciążenia elektrycznego alternatora i jego momentu bezwładności. W rezultacie, alternator jest napędzany jedynie podczas ruchu przyspieszającego przy nieregularnych obrotach wału korbowego. Podczas zmiany biegów wał alternatora jest także odłączany od napędu z powodu zmniejszających się obrotów silnika. Zapobiega to niepożądanym hałasom spowodowanym poślizgiem paska. Pobór mocy powoduje zwalnianie obrotów alternatora. W rezultacie, różnica prędkości pomiędzy wałem alternatora i kołem pasowym ulega niewielkiemu zmniejszeniu w miarę wzrostu obciążenia alternatora. Nie wpływa to jednakże niekorzystnie na efekt optymalizujący, osiągany dzięki wolnemu kołu alternatora.

Rolka prowadząca stosowana w napędach pasowych

Przy zastosowaniu nowej generacji silników w pojazdach osobowych wolne koło musi zapewniać bezawaryjną pracę przez cały okres eksploatacji napędu osprzętu. Nie można również zamieniać go na tzw. stałe koło pasowe, ponieważ generowane przez silnik drgania skrętne przeniesione do układu osprzętu silnika powodują kątowe przyśpieszenia i opóźnienia wirników wszystkich napędzanych urządzeń.

Pierwsze wolne koła pasowe (OAP) zostały wprowadzone przez koncern INA w 1996 roku i od tego czasu pomagają wydłużyć okres eksploatacji elementów napędu pomocniczego. Dzisiejsze, nowoczesne napędy osprzętu nie wymagają dodatkowej obsługi, a ich okres bezawaryjnej eksploatacji wynosi około 240 000 km.

Tweet

Redakcja Miesięcznika Branżowego Autonaprawa