Fot. Schaeffler

Dwumasowe koło zamachowe oraz dwumasowe koło zamachowe z odśrodkowym tłumikiem drgań typu wahadłowego

Komfort jazdy przy jednoczesnej redukcji zużycia paliwa i emisji dwutlenku węgla wymaga od silnika wysokiego momentu przy niskich prędkościach obrotowych, a od skrzyń biegów dużego zakresu przełożeń. 

Nowoczesne układy napędowe mogą spełniać zadowalająco stawiane im rozbieżne wymogi dzięki tłumieniu drgań skrętnych za pomocą dwumasowych kół zamachowych DKZ. Bez tego niekonwencjonalnego elementu dalszy rozwój samochodowych napędów byłby ograniczony wytrzymałością ich części mechanicznych oraz coraz ostrzejszymi kryteriami komfortu podróżowania. Z tych względów ograniczenia wibracji, powodowanych rosnącymi prędkościami obrotowymi silników, stawały się w ostatnich 20 latach coraz bardziej konieczne, zwłaszcza w przypadku silników Diesla z turbodoładowaniem. 

W tych warunkach konwencjonalne koła zamachowe i sprzęgła z tłumikami drgań wyczerpały swój rozwojowy potencjał, a koła dwumasowe wymagają systematycznego doskonalenia. Jego przykładem są stosowane w rozwiązaniach marki LuK dodatkowe, sprzężone z masą wtórną tłumiki wahadłowe, dostosowujące się do prędkości obrotowej wału korbowego. Pierwszy na świecie taki system został z powodzeniem wprowadzony do produkcji wraz z sześciocylindrowym silnikiem w połowie roku 2008.

Dwumasowe koło zamachowe oraz dwumasowe koło zamachowe z odśrodkowym tłumikiem drgań typu wahadłowego

Dostosowujący się do prędkości tłumik drgań działa na zasadzie wahadła matematycznego. Dla małych amplitud jego częstotliwość własna przy danym przyśpieszeniu grawitacyjnym jest zdeterminowana jedynie długością wahadła, czyli nie zależy od innych zmiennych, w tym też od poruszającej się masy. W odśrodkowym tłumiku drgań typu wahadłowego grawitację zastępuje siła odśrodkowa, proporcjonalna do kwadratu prędkości kątowej. Stąd też częstotliwość własna wahadła jest również proporcjonalna do tej prędkości. 

Przykład zmniejszenia zużycia paliwa dzięki DKZ

W konstrukcyjnej praktyce efektywność tłumika jest ograniczona poprzez kątową amplitudę drgań wahadła, lecz tor jego ruchu wyznaczony jest w taki sposób, aby spełnić wymogi komfortu i siły tłumienia we wszystkich potencjalnych warunkach.

Inny, specjalny wariant konstrukcyjny DKZ firmy LuK zastosowano w układach napędowych z podwójnym sprzęgłem i bezstopniową skrzynią biegów CVT. Tak jak w standardowym dwumasowym kole zamachowym współpracującym z manualną skrzynią biegów, jest tu masa pierwotna i wtórna, lecz ta druga została zredukowana do postaci kołnierza łączącego masę pierwotną z podwójnym sprzęgłem. Tym samym masa podwójnego sprzęgła pełni funkcję masy wtórnej koła zamachowego. Pozwala to wyeliminować wzajemne, bezpośrednie łożyskowanie obu mas koła zamachowego, realizowane w wersji standardowej przez łożysko kulkowe lub ślizgowe. Brak jest również powierzchni ciernej po stronie masy wtórnej, gdyż znajduje się ona w podwójnym sprzęgle. Jest nią płyta centralna współpracująca ciernie z tarczami obydwu sprzęgieł. 

Dwumasowe koło zamachowe współpracujące z podwójnym sprzęgłem i skrzynią biegów CVT: [1] Masa pierwotna ze sprężynami łukowymi, [2] Kołnierz z uzębieniem wewnętrznym do przyjęcia wieńca zabierakowego podwójnego sprzęgła, [3] Pierścień napinający, [4] Pokrywa do masy pierwotnej z wieńcem rozruchowym

Sprzężenie mas w dwumasowym kole zamachowym następuje poprzez kołnierz z uzębieniem wewnętrznym i zazębiony z nim wieniec zabierakowy podwójnego sprzęgła. W przypadku luzu międzyzębnego obydwa stykające się ze sobą uzębienia współpracowałyby hałaśliwie, więc eliminuje się możliwość wystąpienia luzów za pomocą dodatkowego pierścienia napinającego. Dociska on sprężyście do siebie obydwa wieńce zębate.

Dla potrzeb konkretnych modeli pojazdów (min. VW) LuK opracował też specjalny moduł, w którym dwumasowe koło zamachowe zespolone zostało ze sprzęgłem – DFC (damped flywheel clutch). Zawiera on optymalnie do siebie dopasowane DKZ, tarczę i docisk.

Dotychczasowe doświadczenia i konstrukcyjne modyfikacje świadczą o tym, iż dwumasowe koło zamachowe, pierwszy raz zaprezentowane przez LuK-a w roku 1985, stanowi efektywne i rozwojowe w długiej perspektywie rozwiązanie tłumienia drgań w układzie napędowym. 

Zespolone sprzęgło z dwumasowym kołem zamachowym (DFC)

Tweet

Redakcja Miesięcznika Branżowego Autonaprawa