Tłumiki drgań skrętnych i wolne koła alternatora – idea stosowania i eksploatacja

O kołach dwumasowych pisałem już bardzo dużo. Dowiedzieliście się, że stanowią nieodłączny element szczególnie mocniejszych, nowoczesnych silników Diesla. Jednak rolę tłumika pełni więcej podzespołów niż to jedno koło dwumasowe.

Koło dwumasowe jest niczym innym jak tłumikiem drgań skrętnych zamontowanym przy sprzęgle i pełniącym m. in. rolę ochronną dla układu napędowego i samego sprzęgła. Jednak co z drganiami pochodzącymi od wału korbowego przenoszonymi z drugiej jego strony? Przecież tu znajduje się koło pasowe, napędzające kilka elementów osprzętu silnika, takich jak kompresor klimatyzacji, pompa wody czy alternator. Drgania, które emituje wał korbowy są równie szkodliwe dla nich jak dla sprzęgła czy skrzyni biegów.

Konstruktorzy silników wiedzą o tym mniej więcej od tego samego czasu, w którym zaczęto stosować dwumasowe koła zamachowe i wraz z nimi, po drugiej stronie wału korbowego pojawiły się koła pasowe z tłumikiem drgań oraz wolne koła pasowe alternatora.

Oba elementy współpracują ze sobą za pośrednictwem paska wielorowkowego, tzw. wieloklinowego, niwelując drgania po stronie napędu osprzętu. Jest to konieczne nie tylko z powodu drgań emitowanych przez sam silnik, ale również ze względu na dużą masę nowoczesnych alternatorów. Przyczyniają się również do zwiększenia trwałości paska, ograniczenia hałasu generowanego przez pasek i zmniejszenia obciążeń jakie muszą przenosić łożyska alternatora, pompy wody czy sprężarki klimatyzacji.

Proste koło pasowe wału korbowego z tłumikiem drgań skrętnych (TVD*) składa się z dwóch metalowych części, połączonych (zwulkanizowanych) znajdującym się między nimi elementem gumowym odpowiedzialnym za tłumienie drgań. Są jednak bardziej zaawansowane konstrukcje, nawet podobne do wolnych kół pasowych alternatora, o których przeczytacie za chwilę. Koła TVD występują w dwóch podstawowych odmianach. Typ otwarty, stosowany jest głównie w silnikach benzynowych, typ zamknięty w jednostkach Diesla. Oba rodzaje kół są starannie wyważane poprzez nawiercenie otworów na ich obwodzie.

Kolejnym elementem systemu tłumienia drgań jest wolne koło alternatora ze sprzęgłem (OAP).* Tu mamy dwa główne rodzaje kół: ze sprzęgłem jednokierunkowym (OWC*) oraz ze sprzęgłem alternatora (OAD*). Różnica polega na tym, że OWC obraca się swobodnie w jednym kierunku i blokuje natychmiast w kierunku odwrotnym. Natomiast OAD pozwala na niewielki kąt obrotu w kierunku przeciwnym, w którym OWC się blokuje. Zawdzięcza to konstrukcji z zamontowaną wewnątrz spiralną sprężyną. Część ta wykonuje pracę głównie podczas przełączania biegów i wyłączania silnika, by wirnik alternatora płynniej tracił prędkość względem koła napędowego. Ponadto OAD dostępne są w dwóch wersjach: suchej (starszego typu) oraz mokrej, wypełnione olejem. Rzadziej stosuje się inne rozwiązania, na przykład podobne do tłumika drgań na wale korbowym z elastycznym tłumikiem. Niektóre koła posiadają sprzęgła całkowicie odłączające napęd alternatora.

By rozróżnić dwa główne typy kół alternatora, zwykle wystarczy nie spojrzeć. OWC ma kolor stali, natomiast OAD jest zwykle czarne. Ponadto, OAD typu mokrego ma stalową, gumowaną osłonę, a suche ma zwykle czarną osłonę z tworzyw sztucznych.

Korzyści wynikające ze stosowania wolnego koła pasowego alternatora to przede wszystkim możliwość używania alternatorów o większej mocy, a co za tym idzie, z cięższym wirnikiem. Wolne koło redukuje wpływ dużej masy wirnika na pasek i pozostałe elementy osprzętu, głównie napinacz paska i łożyska wszystkich napędzanych paskiem elementów, a także eliminuje poślizg paska osprzętu. Poza tym, wolne koło alternatora chroni przed zużyciem tłumik drgań na wale korbowym i działa to w dwie strony.

Praktyka pokazuje, że jeżeli nie oszczędza się na wymianie napędu osprzętu wraz z paskiem, kołami i napinaczem, trwałość tych elementów pozwala cieszyć się spokojem do kolejnej, kompleksowej wymiany. Niestety nie każdy wie, że producenci części zalecają wymianę obu kół zawsze wtedy, gdy wymienia się pasek. To powoduje kłopoty w trudnym do określenia momencie. Często bywa tak, że w aucie, które trafia do serwisu pracują świeży pasek i stare koła lub na odwrót.

Tłumik drgań skrętnych najczęściej zużywa się w wyniku starzenia. Wówczas, na powierzchni gumowej pojawiają się typowe dla tego materiału pęknięcia. Rzadziej pojawiają się ubytki w materiale w miejscu łączenia z metalem, które są wynikiem trwałego przeciążenia, np. po chiptuningu. Może dochodzić do oddzielenia tłumika od koła w wyniku przegrzania lub ekstremalnego przeciążenia. Najczęściej zużyty lub uszkodzony tłumik powoduje hałas i wibracje przenoszone na karoserię samochodu. Objawy mogą być podobne do tych, które występują przy uszkodzonej podporze silnika.

Bardziej problematyczne są wolne koła pasowe alternatora, ze względu na nieco delikatniejszą budowę. Zużyte, a raczej uszkodzone koło alternatora może wywoływać hałas, wprowadzać w wibracje pasek osprzętu, powodować jego ścieranie, a nawet nie przenosić napędu na wirnik alternatora, co kończy się brakiem ładowania. Wadliwe lub nieodpowiednie koło pasowe może zniszczyć napinacz paska (dochodzi nawet do pęknięć), a nawet tłumik drgań wału korbowego.

Wymianę koła alternatora zaleca się przy każdej wymianie paska osprzętu, a także wymianie samego alternatora. Nie można wymieniać elementów OWC na OAD i odwrotnie.

O opinię na temat tłumików drgań i wolnych kół pasowych alternatora poprosiliśmy eksperta ze sklepu internetowego iParts.pl:*

Specyfika pracy oraz obciążenia współczesnych jednostek napędowych wymuszają złożoną konstrukcję układu napędu alternatora oraz osprzętu. Jednymi z podstawowych elementów są wolne koła pasowe alternatora, które w odróżnieniu od konwencjonalnych kół pasowych, zapewniają dużo lepsze tłumienie wszelkich niepożądanych sił działających w układzie.

Uszkodzenie wolnego koła pasowego alternatora objawia się przede wszystkim hałasem i drganiami, które mogą być wyczuwalne nawet w kabinie pojazdu. Instrukcje serwisowe zalecają wymianę kół pasowych alternatora wraz z paskiem i napinaczem co określony interwał kilometrów (najczęściej ok. 100 tys. km) lub przy wymianie alternatora. Bardzo często, zwłaszcza w autach z silnikiem o zapłonie samoczynnym klasyczne koło pasowe wału korbowego zastępuje się kołem z tłumikiem TVD, które w żargonie mechaników bywa nazywane „małą dwumasą”. W takim przypadku wymianie podlega również ten element.

Nasi klienci najczęściej poszukują elementów napędu alternatora firm Gates, Dayco, Ruville, Febi Bilstein, Corteco, SKF czy INA. Warto zauważyć, że są to firmy, które dostarczają artykuły do fabryk samochodów na tzw. „pierwszy montaż”.*

*Skróty:

TVD - Torsional Vibration Dampers

OAP - Overruning Alternator Pulley

OWC - One Way Clutch

OAD - Overruning Altarnator Decoupler