Budowa i zasada działania koła dwumasowego

Nie będziemy wnikać w szczegóły konstrukcyjne i przyjrzymy się uproszczonej, właściwie schematycznej konstrukcji stosowanej do dziś. Chodzi o zrozumienie zasady działania, a nie budowę, ponieważ na tę drugą i tak nie mamy wpływu. Nie możemy sami nic zrobić, bo koło dwumasowe jest konstrukcją zamkniętą.

Jak sama nazwa wskazuje, w kole dwumasowym muszą być dwie masy. Nazywają się one: masa pierwotna i masa wtórna. Masa pierwotna to większy i cięższy element połączony z wałem napędowym. Na nim osadza się również wieniec koła zębatego, które napędzane jest przez rozrusznik. Masa pierwotna to główny element, w którym znajdują się sprężyny (dwie lub więcej) tłumiące drgania skrętne. Wnętrze masy pierwotnej jest ich środowiskiem pracy.

Drugą masą jest masa wtórna, która współpracuje bezpośrednio z tarczą sprzęgłową dociskaną do masy wtórnej. Masa wtórna odbiera moment obrotowy silnika od masy pierwotnej poprzez tarczę zabierakową, która odgrywa wraz ze sprężynami główną rolę, jaką ma do spełnienia koło dwumasowe. Jest ona przymocowana na stałe do masy wtórnej. Ma dwa zderzaki, które obracając się wraz z masą wtórną, uderzają w wyniku różnic prędkości obrotowych w zderzaki. W ten sposób oddziałują na sprężyny umieszczone i na stałe połączone z masą pierwotną.

Najprostsze, wręcz schematyczne koło dwumasowe przedstawia poniższy film. Pod filmem w tym artykule znajdziecie dokładny opis, pozwalający zrozumieć budowę i zasadę działania koła dwumasowego.

Pierwszy element widoczny w animacji to masa pierwotna. Kolejny to pokrywa. Następnym jest tarcza zabierakowa z dwoma zderzakami. Kolejnym - masa wtórna. Zębaty wieniec to ten, który odbiera napęd od rozrusznika. Na koniec ruchoma piasta, na której osadza się tarczę zabierakową wraz z masą wtórną.

Od 1:06 min animacja ukazuje piastę, która zostaje zamocowana do masy pierwotnej. To na niej będzie poruszała się tarcza zabierakowa. W animacji pominięto łożyska. Dziś stosuje się zwykle łożyska ślizgowe, dawniej były to łożyska kulowe. Po chwili pojawiają się sprężyny, najbardziej obciążony element kół dwumasowych. Na animacji są dwie, wygięte łukowo, a między nimi przestrzeń dla zderzaków tarczy zabierakowej.

W 1:25 min pojawia się tarcza zabierakowa, która za pomocą nitów jest mocowana na stałe do masy wtórnej (ciemniejszy kolor), a między nimi pojawia się pokrywa masy wtórnej. Po chwili dwie masy składają się w całość, czyli powstaje koło dwumasowe. Gdy zatrzymacie animację w 1:40 min, będzie widać, że między sprężynami jest przestrzeń, którą luźno wypełni jeden ze zderzaków tarczy zabierakowej.

Koło dwumasowe jest zamykane w całość, teoretycznie nierozbieralne. Na koniec widzimy uszczelnienie (czerwony kolor) połączenia pokrywy masy wtórnej z masą pierwotną. Autor animacji pokazuje również osadzenie pierścienia zębatego. Od 2 min filmy koło zaczyna wirować, a po 15 s widać koło dwumasowe podczas pracy w przekroju. Można zauważyć, jak wraz ze zmiennymi prędkościami obu kół zderzaki tarczy zabierakowej napierają na sprężyny tłumiące drgania. Dzięki nim obie masy mogą się obracać względem siebie o 60 do nawet 80 stopni. W końcówce widać również zmienną amplitudę drgań obu mas. Niebieski kolor wykresu pokazuje normalne drgania wywołane pracą silnika, a czerwony już wytłumione przez koło dwumasowe.

Więcej szczegółów konstrukcyjnych i różnic w konstrukcjach kół dwumasowych opisaliśmy w naszym wcześniejszym artykule pt. "Rodzaje dwumasowych kół zamachowych".

Chciałbym jeszcze wyjaśnić, jak realnie wygląda praca koła dwumasowego w rzeczywistych warunkach. W momencie uruchamiania silnika generowane są bardzo duże, choć tak naprawdę trwające chwilę drgania. W tym momencie sprężyny tłumiące wykonują dużą pracę, ale nie są narażone na działanie dużych sił. Znacznie większe obciążenie koła dwumasowego występuje podczas ruszania. Wówczas tarcza zabierakowa mocno ściska sprężyny tłumiące drgania. Gdy auto ruszy z miejsca, a kierowca puści pedał sprzęgła, wszystko wraca do normy.

Tak więc krytycznym momentem dla koła dwumasowego jest moment włączania sprzęgła i ruszania pojazdu. Najgroźniejsze są szybkie starty z tzw. strzałem ze sprzęgła. Wtedy koło dwumasowe poddawane jest maksymalnym obciążeniom. Przy zmianie biegów już podczas jazdy koło dwumasowe nie przyjmuje tak dużych sił pod warunkiem odpowiedniej płynności i dobrania obrotów silnika do układu napędowego. Gorzej jest znowu, gdy kierowca odpuszcza gaz, zwłaszcza w silniku Diesla. O ile jest to jeszcze jeden z biegów od 4 w górę, siły działające na sprężyny nie są duże, ale gdy z dużych obrotów kierowca nagle odpuści gaz na 1 i 2 biegu, dwumasa poddawana jest dużym obciążeniom. To samo dzieje się, gdy kierowca hamuje biegami zamiast hamulcem.

Z kolejnego tekstu dowiecie się, jak najlepiej dbać o koło dwumasowe i jaką technikę jazdy przyjąć, by wytrzymało ono możliwie najdłużej.

W tym miejscu dochodzimy do kontrowersyjnego tematu, który niejednemu spędza sen z powiek. Pytanie o to, czy w przekładniach hydrokinetycznych używanych w konwencjonalnych automatycznych skrzyniach biegów występują koła dwumasowe, padają na forach internetowych i w komentarzach do różnych artykułów. Redakcja Autokultu postanowiła zająć się tą sprawą. Co ciekawe, niełatwo było uzyskać odpowiedź na to pytanie.

Sprawdzaliśmy katalogi części zamiennych i specyfikacje techniczne różnych aut i wychodziło na to, że koła dwumasowego nie stosuje się w połączeniu z przekładnią hydrokinetyczną. Postanowiliśmy jednak wykonać kilka telefonów do firm zajmujących się regeneracją kół dwumasowych oraz warsztatów naprawiających automatyczne skrzynie biegów. Co ciekawe, odpowiedzi były rozbieżne. Zwykle padała odpowiedź twierdząca, ale gdy pytaliśmy bardziej wnikliwie, okazywało się, że najczęściej dotyczy to przekładni dwusprzęgłowych. Dowiedzieliśmy się przy okazji, że koła dwumasowe psują się w skrzyniach DSG nagminnie.

Ostatecznie po rozmowach z kilkunastoma fachowcami od dwumas i automatów oraz odpowiedziach skrajnie różnych nie dowiedzieliśmy się niczego. Nawet jeśli ktoś twierdził, że dwumasa łączy się z automatami, to nie potrafił podać przykładowego samochodu, w którym takie połączenie występuje. Problem został jednak rozwiązany.

Okazuje się bowiem, że trzeba spojrzeć nieco inaczej na pojęcie „dwumasowe koło zamachowe”. Otóż jak napisałem w poprzednim artykule, dwumasowe koło zamachowe jest w pewnym sensie tłumikiem drgań skrętnych. Jeśli przyjmiemy taką jego definicję, to okaże się, że w wielu współczesnych przekładniach hydrokinetycznych wyposażonych w sprzęgło blokujące jest tłumik drgań skrętnych, spełniający tę samą funkcję co koło dwumasowe. Wniosek jest prosty. Jeśli nawet przyjmiemy pewne uproszczenia, to koło dwumasowe nie współpracuje ze sprzęgłem hydrokinetycznym, ale jeśli ktoś twierdzi „padła mi dwumasa”, a ma klasyczny automat, to nie jest dużym błędem przyznać mu rację.

Faktem jest natomiast, że koła dwumasowe występują w innych rodzajach przekładni automatycznych i zautomatyzowanych dla ochrony tych przekładni ze względu na szybką zmianę biegów.