Dwumasowe koło zamachowe

Zmiany przyspieszenia tłoków będące wynikiem zarówno dodania lub ujęcia gazu przez kierowcę jak i samego wypadania zapłonów a także zmiany kierunku ruchu tłoków powodują zmiany prędkości obrotowej wału korbowego silnika. To z kolei wywołuje powstawanie drgań, które z wału korbowego, przez koło zamachowe, sprzęgło i wałek sprzęgłowy przenoszą się do skrzyni biegów. Tam przyczyniają się uderzania zębów kół zębatych. Hałas temu towarzyszący określany jest mianem klekotania. Drgania z silnika wywołują także drżenie nadwozia. Wszystko razem obniża komfort podróżowania.

Zjawisko przenoszenia drgań z wału korbowego na kolejne elementy układu napędowego ma charakter rezonansowy. Oznacza to, że nasilenie tych drgań występuje w pewnym zakresie prędkości obrotowej. Wszystko zależy od  mas wirujących silnika i przekładni, a dokładnie od ich momentów bezwładności. Im większy moment bezwładności wirujących mas skrzyni biegów, tym niższa prędkość obrotowa, przy której występuje niepożądane zjawisko rezonansu. Niestety w klasycznym rozwiązaniu układu przeniesienia napędu znacznie większy udział mas wirujących jest po stronie silnika.

Tłumik w tarczy

Mimo takiego utrudnienia konstruktorzy już od dawna znaleźli sposób , aby zapobiec swobodnemu przenoszeniu drgań z silnika do przekładni. W tym celu tarcza sprzęgła została wyposażona w tłumik drgań skrętnych. Składa się on z elementów skrętnych i ciernych. Do tych pierwszych należy tarcza zabierakowa i przeciwtarcza oraz sprężyny śrubowe umieszczone w odpowiednich wycięciach obudowy tarcz. Zmiana wielkości wycięć i sprężyn pozwala uzyskać różne charakterystyki tłumienia drgań. Elementy cierne mają za zadanie nie dopuścić do tego, aby tłumik drgań skrętnych uległ niepotrzebnemu rozbujaniu. Wymagany współczynnik tarcia między roboczymi powierzchniami uzyskuje się przez zastosowanie pierścieni trących wykonanych np. z odpowiedniego sztucznego tworzywa.

Przez lata tłumik drgań skrętnych w tarczy sprzęgła doczekał się różnych modernizacji. Obecnie stosuje się m.in. dwustopniowy tłumik drgań z osobnym tłumikiem wstępnym  oraz dwustopniowy tłumik drgań ze zintegrowanym tłumikiem wstępnym i zmiennym tarciem.

Tłumienie drgań na tarczy sprzęgła nie do końca jest skuteczne. Rezonans i towarzyszący temu hałas powstaje w zakresie prędkości obrotowej biegu jałowego lub nieco wyższej. Chcąc się go pozbyć należałoby odpowiednio zwiększyć moment bezwładności ruchomych części skrzyni biegów za pomocą dodatkowego koła zamachowego umieszczonego na wałku sprzęgłowym przekładni. Takie rozwiązanie powodowałoby jednak spore problemy przy zmianie przełożeń, ponieważ synchronizacji wymagałaby obracająca się dodatkowa masa tego koła o dużej bezwładności.

Dwumasowe koło zamachowe

Znacznie lepszym rozwiązaniem jest podział masy koła zamachowego na dwie części. Jedna połączona jest sztywno z wałem korbowym, druga z kolei za pośrednictwem tarczy sprzęgła związana jest z wirującymi elementami skrzyni biegów. W ten właśnie sposób powstało dwumasowe koło zamachowe, dzięki któremu bez zwiększania ogólnej masy koła zamachowego uzyskano z jednej strony wzrost  momentów bezwładności wirujących mas przekładni , a z drugiej zmniejszenie momentu bezwładności obracających się elementów silnika. W rezultacie dało to niemal równe momenty bezwładności po obu stronach. Zmieniono także miejsce tłumika drgań skrętnych, którego z tarczy sprzęgła przeniesiono między części koła zamachowego. Pozwala to na pracę tłumika przy kątach skrętu do 60 stopni ( w tarczy sprzęgła jest to poniżej 20 stopni).

Zastosowanie dwumasowego koła zamachowego umożliwiło przesunięcie zakresu drgań rezonansowych poniżej prędkości obrotowej biegu jałowego, a więc poza zakres pracy silnika. Oprócz eliminacji drgań rezonansowych i towarzyszącemu im charakterystycznemu hałasowaniu przekładni dwumasowe koło zamachowe ułatwia również zmianę przełożeń i zwiększa także trwałość synchronizatorów. Pozwala też na kilkuprocentowe (ok.5) zmniejszenie zużycia paliwa.

Do niższych klas

Poprzeczna zabudowa silnika i ograniczona ilość miejsca w komorze silnika sprawiają, że zastosowanie  dwumasowego koła zamachowego w miejsce tradycyjnego  jest albo utrudnione albo wręcz niemożliwe. Sprzęgło DFC (Damped Flywheel Clutch) opracowane przez firmę LuK pozwala wykorzystać zalety dwumasowego  koła zamachowego  w autach małych i średniej klasy. Połączenie w jeden zespół koła zamachowego, docisku i tarczy sprzęgła sprawia, że sprzęgło DFC zajmuje tyle samo miejsca co klasyczne. Ponadto montaż sprzęgła DFC nie wymaga środkowania tarczy sprzęgła.

Wymagania, trwałość i koszty

Konkretne dwumasowe koło zamachowe jest przeznaczonego do konkretnego silnika i skrzyni biegów. Z tego powodu nie można go montować do innego typu samochodu. Jeśli się tak stanie, spowoduje to nie tylko wzrost hałasu przekładni, ale  i grozi zniszczeniem samego koła zamachowego. Producenci zabraniają także rozkładnia dwumasowego koła na części. Niedopuszczalna jest również jakakolwiek obróbka w celu naprawy powierzchni trących, ani żadna „modyfikacja” koła.

Jeśli chodzi o trwałość dwumasowego koła zamachowego, to sprawa jest bardzo złożona, bo to ile ono będzie dobrze służyć zależy od wielu czynników m.in. od kondycji silnika, rodzaju i samego stylu jazdy.  Niemniej jednak można spotkać opinie, że powinno ono wytrzymać co najmniej tyle co tarcza sprzęgła. Są również i takie zalecenia technologiczne, aby wraz z kompletem sprzęgła wymieniać też dwumasowe koło zamachowe. To oczywiście podraża koszty wymiany, bo dwumasowe koło do tanich nie należy. Na przykład w BMW E90 320d (163KM) cena oryginalnego koła dmumasowego wynosi 3738 zl, ale już jego zamiennik kosztuje 1423 zł.