Problematika dvouhmotového setrvačníku (DMF): Zůstat u DMF nebo přejít na konvenční setrvačník?

, 5 listopadu 2018, 16:02

Tržby z prodeje spojek osobních automobilů odhadem činí přibližně 4 % z celkové hodnoty trhu s náhradními díly. Uvážíme-li intervaly oprav (průměrně 4), u spojky je to 5krát méně než v případě brzd (průměrně 20). Za předpokladu, že v jedné zemi je 10 milionů vozidel, za jeden rok proběhnou 2 miliony oprav brzd a pouze 400 tisíc oprav spojek. Ve skutečnosti je však oprava spojky složitější a časově náročnější (nákladná práce a náhradní díly). Včasná oprava spojky je s ohledem na náklady úspornější.

Od uvedení dvouhmotového setrvačníku na trh neustále probíhá diskuze o jeho výhodách i nevýhodách. Setrvačník je předmětem mnoha rozepří, které se týkají výhod s ohledem na náklady na údržbu. Toto řešení, navzdory nezpochybnitelným výhodám systému a s tím souvisejícím pohodlím řidiče, je také problematické a velmi těžko se odhaduje počet ujetých kilometrů kvůli rozdílnosti stylu a podmínek jízdy. Počet ujetých kilometrů hraje hlavní roli.

Nelze očekávat stejné intervaly údržby dvouhmotového setrvačníku u nových automobilů, které právě vyjely z továrny, a ojetých vozidel z autobazaru. V potaz je nutné vzít fakt, že doba životnosti úměrně klesá se zhoršujícím se stavem vozidla. Existuje mnoho důvodů: stav motoru (nepravidelné otáčení klikové hřídele, stav vstřikovačů, úroveň plnění válců atd.), stav převodovky nebo upevnění hnací jednotky (převodovka, pryžové uložení motoru).

Veškeré výše zmíněné faktory vnesly zmatek mezi řidiče, zejména ty, kteří jezdí dlouhé vzdálenosti v husté městské dopravě. Dále pak mezi řidiče, kteří upřednostňují jízdu s úsporou pohonných hmot při nízkých otáčkách motoru, a ty, kteří si uvědomili, že po opravě spojky nedokázali ujet stejný počet kilometrů do další opravy s nově vyměněným dvouhmotovým setrvačníkem a spojkou. Poté začneme uvažovat: „Co máme dělat, abychom se vyhnuli zvyšujícím se nákladům na opravy spojky?

Společnost Valeo, přední představitel technologie spojky pro prvovýrobu, jako jediný dodavatel nabízí ucelený sortiment pro dvě různé konstrukce systémů setrvačník-spojka, které zákazníkovi umožňují vybrat si vhodný produkt. Prvním produktem je klasický dvouhmotový setrvačník, který doporučujeme do relativně nových vozidel při průměrném počtu ujetých kilometrů v kombinovaných podmínkách (město a dálnice), a také pro ty, které nepřesvědčila nová konstrukce K4P, která převádí dvouhmotový setrvačník na klasický systém setrvačníku. Systém, který byl poprvé použit před více než deseti lety u taxislužby v Madridu.

Sada K4P nahrazuje dvouhmotový setrvačník klasickým setrvačníkem v kombinaci s inovativním typem spojky, která je vybavena lamelou s vysoce efektivním tlumičem torzního kmitání – podobným tlumiči v dvouhmotovém setrvačníku.

Problematika dvouhmotového setrvačníku (DMF)

Tento systém nahrazuje drobnou nevýhodu v akustice a pohodlí a zajišťuje správnou funkčnost systému spojky/setrvačníku, stejně jako je tomu u systému DMF. Zároveň se vyznačuje moderní tepelnou a mechanickou odolností, díky níž se lze vyhnout drahým a časově náročným opravám jako u dvouhmotového setrvačníku. To je důvodem, proč je tento typ klasického setrvačníku, který byl použit u K4P, vynikajícím řešením pro řidiče, kteří tráví na cestách spoustu času (např. řidiči taxislužby nebo lehkých užitkových vozidel).

Toto řešení ocení také řidiči, kteří upřednostňují jízdu na spotřebu při nízkých otáčkách motoru a nechtějí přizpůsobovat styl jízdy, aby prodloužili životnost dvouhmotového setrvačníku. Navíc jde o vynikající řešení pro ojetá vozidla, která již nejsou v perfektním stavu, a vozidla z bazaru. Za zmínku stojí také fakt, že jednotlivé sady K4P byly navrženy ve špičkových výzkumných centrech společnosti Valeo individuálně tak, aby odpovídaly požadovaným způsobům využití. Přitom byly brány v potaz vlastnosti motoru, citlivost hnacího ústrojí atd. Kvalitu jim tedy nelze upřít, stejně jako technický pokrok tohoto systému.

Na trhu koluje mnoho zkreslených informací, které systém K4P haní. V tomto článku se vám pokusíme poskytnout ucelený obraz a pravdivě vysvětlíme rozdíly mezi oběma typy systémů, přičemž žádný z nich nebude prosazován – rozhodnutí necháváme čistě na zákazníkovi. Více se však zaměříme na technologii K4P, jelikož je relativně nová a mnoho informací se o ní neví. Tím jsou pak vyvolávány další otázky.

Jak jsme již zmínili, dvouhmotový setrvačník má nepochybně několik významných výhod, např. velmi plynulý přenos točivého momentu z motoru do převodovky a lepší jízdní a akustické pohodlí – tlumení torzních vibrací, přičemž jsou převodovka i řidič od těchto vibrací plně izolováni. Na druhou stranu však plně funguje pouze za určitých jízdních podmínek a nehodí se ke každému stylu jízdy. Schopnost tlumení se vypočítává u zcela nových motorů a dalších vlastností systémů – zejména z tohoto důvodu si lidé stěžují na životnost dvouhmotového setrvačníku. Příčinou je poněkud jeho složitější konstrukce, která obsahuje mnoho komponentů vystavených tepelnému a mechanickému poškození, a tím dochází k předčasnému opotřebení. Výrobce doporučuje určitý styl jízdy, aby se životnost dvouhmotového setrvačníku prodloužila. Ne všichni z nás však budou měnit styl jízdy jen kvůli tomu, abychom prodloužili životnost DMF.

Na jednu stranu výrobci automobilů přicházejí s „inteligentními“ systémy, aby se vozidlo přizpůsobilo našemu stylu jízdy, na druhou stranu se ale zároveň v případě spojky musíme přizpůsobovat my. Některým lidem to nevadí, nebo jim to dokonce vyhovuje, ale ostatní to spíše obtěžuje a tuto skutečnost neakceptují.

Z technického hlediska je hlavním rozdílem mezi systémy dvouhmotového setrvačníku a K4P poloha tlumičů torzních vibrací. U systému K4P již tlumič není součástí dvouhmotového setrvačníku, ale byl přidán na lamelu spojky. Nejde o běžný tlumič, ale o tlumič, který byl speciálně upraven pro K4P.

Nová poloha tlumičů u systému K4P způsobuje jiné vlastnosti hnací jednotky s ohledem na rezonance (viz obrázek níže). Rezonance se objevují v jiném rozmezí otáček motoru než u DMF. Jednotlivé systémy hnací jednotky se vyznačují určitým koeficientem přenosu točivého momentu – T (tzv. přenosnost), což je poměr mezi úrovní vibrací v převodovce a úrovní vibrací v motoru. Je-li tento koeficient vyšší než 1, znamená to vyšší úroveň hluku u systému převodovka-spojka.

Problematika dvouhmotového setrvačníku (DMF)

Poté je velmi důležité udržet tento koeficient pod hodnotou 1. V případě dvouhmotového setrvačníku byly tyto rezonance posunuty na hranici volnoběhu motoru, ale nejnižší hranice se stále objevují v provozních otáčkách motoru. U K4P se rezonance objevují v provozních otáčkách motoru (kolem 2.000 ot./min.), ale jejich rozsah je menší, takže je jimi hnací jednotka ovlivněna pouze nakrátko (obecně jen při zrychlení – pouze když motor překračuje tuto hranici otáček), jelikož ekonomická jízda (pod 2.000 ot./min.) a běžná nebo dálniční jízda (nad 2.000 ot./min.) se pohybují mimo rozsah rezonance. U dvouhmotového setrvačníku zažívá řidič při ekonomické jízdě neustálé vibrace, k nimž nedochází až při vyšších otáčkách (viz obrázek).

Důležitým faktorem je schopnost izolovat torzní vibrace vytvářené motorem a klikovou hřídelí. Princip motoru s vnitřním spalováním způsobuje nepravidelné otáčení klikové hřídele, které je charakteristické torzními vibracemi. Tento proces byl ještě posílen redukcí objemu motorů a snížením počtu válců (zejména při lichém počtu válců), což se přímo pojí s frekvencí, pořadím a počtem zdvihů, stavem systémů vstřikování či zapalování (pokud není rozdíl u válců). Účinnost tlumičů dvouhmotového setrvačníku a K4P je velmi podobná a není možné říci, který ze systémů je v tomto ohledu lepší a účinnější.

Tento princip byl vyobrazen na grafu níže. Hlavním výsledkem je fakt, že se na otáčkoměru ukáže 950 ot./min., ale ve skutečnosti je kliková hřídel předmětem nepravidelného torzního zrychlení a zpoždění v rozmezí 850 – 1.100 otáček za minutu. K tomuto dochází více než desetkrát za vteřinu a my pociťujeme vibrace. V níže uvedeném příkladu tlumiče redukují téměř 50 % vibrací.

Problematika dvouhmotového setrvačníku (DMF)
Proběhlo mnoho diskuzí o předčasném opotřebení dvouhmotového setrvačníku, u kterého je interval oprav (s ohledem na celý modul DMF + spojka) o 60 % vyšší, než je tomu v případě K4P. Faktem také zůstává, že velmi záleží na faktoru, kterým je tepelná odolnost dvouhmotového setrvačníku. Vrátíme-li se k našemu příkladu, kdy se oscilační vibrace objevují při jízdě s nízkými otáčkami motoru, jsou tyto vibrace nepřímou příčinou předčasného opotřebení dvouhmotového setrvačníku. Vibrace mají negativní dopad a přetěžují pružinové tlumiče, což způsobuje větší tepelné zatížení. Obloukové pružiny používané jako tlumiče u systému DMF jsou spárovány s dalšími díly s kluzným uložením a odstředivá síla zvyšuje tření mezi těmito dvěma prvky. Přetížení tlumičů se projevuje vyšší teplotou a předčasným opotřebením pružin, což ovlivňuje vlastnosti dvouhmotového setrvačníku a schopnost tlumit vibrace.Problematika dvouhmotového setrvačníku (DMF)

Jak již bylo zmíněno, tlumiče pracují v mazivové lázni a mazivo, které je součástí mechanismu dvouhmotového setrvačníku (směs byla připravena speciálně pro DMF) má bod skápnutí (ztráta kompozice) na hranici 300 oC. Prakticky není dosažení takové teploty u systému dvouhmotového setrvačníku nic nepravděpodobného. Teplota, která se objevuje během tlumení vibrací nebo pravidelného startování motoru se zvyšuje a blíží se této úrovni. Přidáme-li záběr/uvolňování spojkového pedálu v krátké době (například při snaze vymanit se ze smyku na sněhu), teplota bude vyšší – někdy dokonce i dvojnásobně (viz graf níže).

Problematika dvouhmotového setrvačníku (DMF)

Tato situace vede k přehřátí maziva, které je příliš blízko k třecímu povrchu dvouhmotového setrvačníku. Toto je první krok ke ztrátě ochrany mazivem a rychlejšímu přehřívání celého dvouhmotového setrvačníku. Často je výsledkem celkové selhání torzních tlumičů (trhliny), a tudíž i ztráta schopnosti dvouhmotového setrvačníku tlumit vibrace.

V případě spojky K4P tento problém nenastává, neboť torzní tlumiče jsou umístěny na lamele spojky a jsou dodatečně izolovány třecím materiálem lamely. Ta absorbuje pouze asi 10 % tepla a zbytek je přenášen na setrvačník a přítlačný kotouč. V tomto řešení se nenachází mazivo ani další prvky jako jsou díly s kluzným uložením u dvouhmotového setrvačníku. Tento systém chrání tlumiče a při používání spojky nehrozí přehřátí.

Další součástí dvouhmotového setrvačníku, která podléhá rozsáhlému opotřebení, je ložisko (v tomto případě však mluvíme spíše o mechanickém zatížení – zejména v případě axiálních ložisek, která nejsou schopna zvládnout boční zatížení). Ložiska v dvouhmotovém setrvačníku umožňují vzájemně opačné otáčení primární a sekundární hmoty. U dvouhmotového setrvačníku se používají dva typy ložisek – axiální a kuličková. Oba typy se velmi často opotřebovávají v důsledku opotřebené hnací hřídele nebo drážkování náboje lamely. Jde o jeden z dílů, u kterých je doba životnosti přímo závislá na stylu a podmínkách jízdy. Systém K4P, který využívá klasického setrvačníku, tyto potíže nemá.

Test spotřeby paliva u vozidel vybavených systémy dvouhmotového setrvačníku a K4P je srovnatelný, takže dle tohoto hlediska se nelze řídit.

Společnost Valeo je výrobcem obou spojkových systémů pro moderní motory, čímž se snaží pokrýt poptávku celého trhu v souvislosti s dvouhmotovým setrvačníkem. Společnost Valeo nabízí systémy DMF i K4P pro nezávislý trh s náhradními díly stejně jako pro přímé dodavatele, čímž dává svým zákazníkům možnost volby. Velmi důležitý je fakt, že systém K4P je pouze omezen k použití tam, kde toto řešení a přechod z dvouhmotového setrvačníku přináší řidičům nějaké výhody (které byly prokázány mnoha laboratorními testy a v běžných jízdních podmínkách). Je zřejmé, že oba systémy mají své výhody a nevýhody. Jejich nabídkou poskytuje společnost Valeo svým zákazníkům možnost volby.

Komentáře

Ještě nikdo tento článek nekomentoval. Buďte první!