CPA - Odśrodkowy tłumik drgań typu wahadłowego

2020-04-15 / LuK

DKZ_z_wahadlami_1_gen_1634.jpg
Technologia tłumików wahadłowych – odśrodkowych w układach przeniesienia napędu

Technologia dla lepszego tłumienia drgań skrętnych

POCZĄTKI
​​​​​​​Tłumienie drgań nowoczesnych silników spalinowych to olbrzymie wyzwanie dla inżynierów. Krokiem milowym w tej dziedzinie było wprowadzenie Dwumasowego Koła Zamachowego do masowej produkcji w 1985 roku. Od tamtego czasu sztandarowy produkt firmy Schaeffler jest ciągle rozwijany. Pomimo rewolucyjnej technologii sprężyn łukowych, DKZ w 2008 roku zostało wyposażone w dodatkowy tłumik drgań typu wahadłowego. Unikatową technologię CPA zdecydowało się zastosować  jako pierwsze BMW. Od tamtej pory powstały już 3 generacje wirujących sztabek jako tłumika bezwładnościowego.

DKZ_z_wahadlami_1_gen_1634.jpg

Rysunek 1: Dwumasowe Koło zamachowe z wahadłami 1 generacji

CO TO JEST?
Wewnątrz niektórych kół zamachowych LuK znajdują się swobodnie posadowione ciężarki w kształcie wyprofilowanych sztabek o precyzyjnie obliczonej masie. W przypadku jeżeli wał korbowy dozna nagłego przyśpieszenia (na skutek zapłonu wewnątrz danego cylindra) lub opóźnienia na skutek kompresji, to wahadło na zasadzie przeciwwagi skutecznie zredukuje to drganie.
Rys2_Budowa_CPA_776.jpg

Rysunek 2: Budowa CPA

DLACZEGO JEST TO POTRZEBNE?
Współczesne silnik spalinowe w samochodach osobowych  osiągają maksymalny moment obrotowy przy bardzo niskich prędkościach wału korbowego (np. 1300 obr/min). Silnik średniej klasy samochodu generuje moment obrotowy na poziomie ok 500 Nm. Imponujące osiągi  bezpośrednio wpływają na zwiększenie drgań, zwłaszcza przy niskich prędkościach obrotowych, gdzie występuje relatywnie niska częstotliwość zapłonów. Jeżeli dochodzi downsizing oraz dezaktywacja cylindrów, poziom drgań rośnie pięciokrotnie. Aby skutecznie tłumić drgania w tak niekorzystnym środowisku niezbędny jest rozwój tłumków drgań. W konsekwencji powoduje to znaczną komplikację konstrukcyjną układów przeniesienia napędu i ogromną trudność w diagnozowaniu przez mechaników.

Rysunek_3_wykres_mod.jpg

Rysunek 3: Zmiany w charakterystykach silnika

Rys4_DKZ_z_CPA_1634.jpg

Rysunek 4 : Wpływ CPA to zmniejszenie amplitudy drgań nawet o 70%

CO MECHANIK MUSI WIEDZIEĆ O CPA?
Podczas montażu koła z zamachowego z CPA wahadła znajdujące się w środku mogą się swobodnie poruszać wydając metaliczny dźwięk. Nie jest to wada produkcyjna. Świadczy to o poprawnym zachowaniu tłumika. Podczas wirowania na wale korbowym siła odśrodkowa rozpycha wahadła wyciszając układ. Wszystkie prędkości powyżej 60 obr/min są całkowicie bezdźwięczne. CPA w przeciwieństwie do sprężyn łukowych nie przenosi momentu obrotowego, co czyni  układ bardzo odpornym na zużycie.
​​​​​​​
CO DALEJ?
​​​​​​​Dwumasowe koło zamachowe zrewolucjonizowało układy przeniesienia napędu przesuwając częstotliwości rezonansowe poniżej prędkości jałowej silnika. Niestety, w klasycznych układach rezonans występuje w zakresie pracy silnika, co może skutkować bardzo szybkim przeciążeniem układu w postaci: pękniętych sprężyn, pękniętej piasty lub wypadniętych sprężyn z tarczy sprzęgłowej. Sztywne koło zamachowe można zastosować tylko dla silników nie przekraczających maksymalnego momentu obrotowego 250 Nm. Aby jednak zminimalizować  skutki rezonansu, LuK wprowadził CPA do tarczy sprzęgłowej. Jako pierwszy wyposażony w to rozwiązanie został silnik 1.6D Kappa z koncernu Hyundai-KIA. CPA na tarczy sprzęgłowej przenosi rezonans poniżej biegu jałowego, tak jak czyni to DKZ. W samochodach o momentach obrotowych powyżej 250 Nm, Dwumasowe Koło Zamachowe jest jedynym słusznym rozwiązaniem, które skutecznie tłumi drgania.

Rys7_czesc_1_2_1634.jpg

Rysunek 5: Różne konstrukcje  CPA na tarczy sprzęgłowej LuK

Szczegółowe informacje dotyczące określonych przypadków rozwiązań zawierających DKZ są dostępne w specjalnych kartach serwisowych, do pobrania w górnej, prawej części strony.