Dvojhmotový zotrvačník

Spaľovací motor má k dokonalosti ďaleko a jeho spojenie s prevodovkou pomocou spojky vytvára ďalšie problémy, ktoré sa dizajnéri snažia vyriešiť už roky. A treba priznať, že to robia čoraz efektívnejšie.

Zmeny v zrýchlení piestov, ktoré sú výsledkom pridávania alebo privádzania plynu vodičom, ako aj samotného vynechávania zapaľovania, ako aj zmeny smeru pohybu piestov spôsobujú zmeny otáčok motora. . To následne spôsobuje vibrácie, ktoré sa prenášajú z kľukového hriadeľa cez zotrvačník, spojku a hriadeľ do prevodovky. Tam prispievajú k zubom ozubených kolies. Hluk, ktorý to sprevádza, je známy ako rachot. Otrasy karosérie spôsobujú aj vibrácie z motora. To všetko spolu znižuje komfort cestovania.

Fenomén prenosu vibrácií z kľukového hriadeľa na následné prvky hnacieho systému má rezonančný charakter. To znamená, že intenzita týchto kmitov nastáva v určitom rozsahu otáčok. Všetko závisí od rotujúcich hmôt motora a prevodovky, respektíve od ich momentov zotrvačnosti. Čím väčší je moment zotrvačnosti rotujúcich hmôt prevodovky, tým nižšie sú otáčky, pri ktorých dochádza k nežiaducemu rezonančnému javu. Bohužiaľ, pri klasickom riešení prevodovky je oveľa väčší podiel rotujúcich hmôt na strane motora.

Tlmič v štíte

Napriek takýmto ťažkostiam konštruktéri už dávno našli spôsob, ako zabrániť voľnému prenosu vibrácií z motora na prevodovku. Na tento účel je kotúč spojky vybavený tlmičom torzných vibrácií. Skladá sa z torzných a trecích prvkov. Prvé zahŕňajú hnací kotúč a protikotúč, ako aj špirálové pružiny umiestnené v zodpovedajúcich výrezoch v kryte kotúča. Zmenou veľkosti výrezov a pružín možno dosiahnuť rôzne charakteristiky tlmenia vibrácií. Účelom trecích prvkov je zabrániť nadmernému kývaniu tlmiča vibrácií. Požadovaný koeficient trenia medzi pracovnými plochami sa dosiahne použitím trecích krúžkov vyrobených napríklad z vhodného plastu.

Tlmič vibrácií v spojkovej lamele prešiel v priebehu rokov rôznymi modernizáciami. V súčasnosti vr. dvojstupňový tlmič vibrácií so samostatným predtlmičom a dvojstupňový tlmič vibrácií s integrovaným predtlmičom a premenlivým trením.

Tlmenie vibrácií na kotúči spojky nie je plne účinné. Rezonancia a sprievodný hluk sa vyskytujú v rozsahu voľnobežných otáčok alebo mierne vyšších. Aby ste sa ho zbavili, mali by ste zodpovedajúcim spôsobom zvýšiť moment zotrvačnosti pohyblivých častí prevodovky pomocou prídavného zotrvačníka umiestneného na hriadeli prevodovky. Takéto riešenie by však spôsobilo značné problémy s radením, pretože by bola potrebná synchronizácia v dôsledku dodatočnej rotujúcej hmoty tohto kolesa s vysokou zotrvačnosťou.

Dvojhmotový zotrvačník

Oveľa lepším riešením by bolo rozdeliť hmotu zotrvačníka na dve časti. Jeden je pevne spojený s kľukovým hriadeľom, druhý je spojený s rotujúcimi časťami prevodovky cez spojkový kotúč. Vznikol tak dvojhmotový zotrvačník, vďaka ktorému sa bez zvýšenia celkovej hmotnosti zotrvačníka na jednej strane dosiahlo zvýšenie momentov zotrvačnosti rotujúcich hmôt prevodovky a na druhej strane zníženie momentu zotrvačnosti rotujúcich častí motora. Výsledkom boli takmer rovnaké momenty zotrvačnosti na oboch stranách. Zmenená bola aj poloha tlmiča vibrácií, ktorý sa presunul z kotúča spojky medzi časti zotrvačníka. To umožňuje tlmiču pracovať pri uhloch riadenia až do 60 stupňov (pri spojkovom kotúči je to pod 20 stupňov).

Použitie dvojhmotového zotrvačníka umožnilo posunúť rozsah rezonančných kmitov pod voľnobežné otáčky, a teda za pracovný rozsah motora. Dvojhmotový zotrvačník okrem eliminácie rezonančných vibrácií a sprievodného charakteristického hluku prevodovky uľahčuje aj radenie a zvyšuje životnosť synchronizátorov. Umožňuje tiež o niekoľko percent (asi 5) znížiť spotrebu paliva.

Pre juniorské triedy

Priečne uloženie motora a obmedzený priestor v motorovom priestore sťažujú alebo dokonca znemožňujú použitie dvojhmotového zotrvačníka namiesto tradičného. DFC (Damped Flywheel Clutch), vyvinutá spoločnosťou LuK, umožňuje využiť výhody dvojhmotového zotrvačníka v malých a stredne veľkých vozidlách. Kombinácia zotrvačníka, prítlačného kotúča a spojkového kotúča v jednom celku robí spojku DFC rovnako priestrannou ako klasická spojka. Okrem toho zostava spojky DFC nevyžaduje vycentrovanie kotúča spojky.

Požiadavky, životnosť a náklady

Špeciálny dvojhmotový zotrvačník je určený pre konkrétny motor a prevodovku. Z tohto dôvodu ho nemožno namontovať na žiadny iný typ vozidla. Ak sa tak stane, zvýši sa nielen hlučnosť prevodovky, ale môže dôjsť aj k zničeniu samotného zotrvačníka. Výrobcovia tiež zakazujú rozoberať dvojhmotový zotrvačník na diely. Akákoľvek úprava na opravu trecích plôch, akákoľvek "úprava" kolesa je tiež neprijateľná.

Pokiaľ ide o odolnosť dvojhmotového zotrvačníka, je to ošemetná záležitosť, pretože jeho životnosť závisí od mnohých faktorov vrátane stavu motora, štýlu jazdy a typu. Objavujú sa však názory, že by mal vydržať minimálne toľko ako spojkový kotúč. Existujú aj také technologické odporúčania, že spolu so spojkovou sadou treba vymeniť aj dvojhmotový zotrvačník. To samozrejme zvyšuje náklady na výmenu, pretože dvojhmotové koleso nie je lacné. Napríklad v BMW E90 320d (163 km) je cena pôvodného sériovo vyrábaného kolesa 3738 PLN, pričom jeho výmena stojí 1423 PLN.