Spaľovací motor pracuje v periodických cykloch, pri ktorých dochádza ku kolísaniu otáčok a vzniku torzných kmitov. Pričom vznikajúce hluky ako buchot prevodovky, dunenie, rezonancia karosérie a taktiež kolísanie výkonu ovplyvňujú jazdný a zvukový komfort vo vozidle. Cieľovým zadaním pri vývoji dvojhmotového zotrvačníka teda bolo, v maximálnej možnej miere oddeliť torznú kmitajúcu hmotu motora od zvyšných častí hnacieho systému.
Konštrukcia a princíp fungovania dvojhmotového zotrvačníka
Štandardný dvojhmotový zotrvačník (ZMS) sa skladá z primárneho zotrvačníka a sekundárneho zotrvačníka. Obe zotrvačné hmoty sú cez systém pružín a tlmičov vzájomne spojené radiálnym guličkovým alebo klzným ložiskom a môžu sa teda navzájom otáčať.
Primárny zotrvačník
Primárny zotrvačník s ozubeným vencom štartéra je priradený k motoru a je pevne priskrutkovaný na kľukovú hriadeľ. Spolu s vekom primárneho zotrvačníka tvorí dutinu - pružinový kanál. Základom pružinového tlmiaceho systému sú oblúkové pružiny. Primárny zotrvačník je pevne priskrutkovaný na kľukovú hriadeľ motora. Jeho zotrvačnosť tvorí spolu so zotrvačnosťou kľukovej hriadele jednu veličinu. V porovnaní s konvenčným zotrvačníkom je primárny zotrvačník výrazne elastickejší, čo vedie k odľahčeniu kľukovej hriadele. Okrem toho tvoria spoločne s vekom primárneho zotrvačníka dutinu - pružinový kanál pre uloženie oblúkových pružín. Pružinový kanál je obvykle dvojdielny a je ohraničený dorazmi oblúkových pružín. Z dôvodu štartovania motora je primárny zotrvačník osadený ozubeným vencom.
Sekundárny zotrvačník
Sekundárny zotrvačník je časť dvojhmotového zotrvačníka spojená s prevodovkou a hnacím systémom. Cez spojku prenáša modulovaný točivý moment z dvojhmotového zotrvačníka do prevodovky. Na jeho vonkajšom obvode je priskrutkované veko spojky. Pri zopnutí spojky pritláča pružinový mechanizmus prítlačného kotúča spojkovú lamelu na treciu plochu sekundárneho zotrvačníka. Trením je prenášaný točivý moment. Zotrvačná hmota sekundárnej strany je tvorená súčtom hmôt sekundárneho zotrvačníka a príruby. Zotrvačná hmota sekundárneho zotrvačníka zvyšuje svojou hmotou moment zotrvačnosti na strane prevodovky. Pre lepší odvod tepla je zotrvačník opatrený vetracími otvormi.
Pružinový systém
Dvojhmotový zotrvačník svojím integrovaným pružinovým tlmičom toto kmitanie skoro úplne absorbuje. Výsledkom je teda dobre izolované kmitanie. Vodiace púzdra zaisťujú optimálne vedenie a mazanie a znižujú tak trenie oblúkových pružín vo vnútri pružinového kanála medzi oblúkovými pružinami a vodiacimi púzdrami. Točiaci moment motora je prenášaný cez oblúkové pružiny na prírubu. Príruba je z nitovaná so sekundárnym zotrvačníkom a zapadá jazýčkami príruby medzi oblúkové pružiny.
Význam a funkcie zotrvačníka
Zotrvačník je dôležitá súčasť pohonnej sústavy vozidla, ktorá zohráva zásadnú úlohu pri prenose výkonu z motora na prevodovku. Umožňuje plynulý rozbeh, tlmí vibrácie, zlepšuje chod motora a prispieva k celkovému komfortu jazdy. Hlavnou úlohou zotrvačníka je akumulovať energiu vznikajúcu pri spaľovaní paliva a vyrovnávať nerovnomerný chod motora. Pri každom zážehu vzniká krátky impulz energie, ktorý zotrvačník premieňa na plynulý rotačný pohyb. Tým pomáha udržiavať stabilné otáčky a eliminuje vibrácie prenášané na prevodovku a karosériu vozidla.
Porovnanie s jednohmotovým zotrvačníkom
Jednohmotový zotrvačník - klasické riešenie používané v starších vozidlách alebo športových autách. Dvojhmotový zotrvačník (DMF) - moderné riešenie s dvoma nezávislými časťami oddelenými pružinami.
Ochranná funkcia
Tlmenie torzných rázov znižuje namáhanie ozubených kolies, ložísk a diferenciálu, takže celá sústava pracuje v priaznivejších podmienkach. Z dlhodobého hľadiska tak prispieva k stabilnejšiemu chodu prevodovky a nižšiemu riziku nežiaducich vibrácií pri zaťažení.
Hospodárnosť
Vďaka tomu, že pohon nie je rozkmitaný v nízkych otáčkach, si výrobca môže dovoliť nastaviť nižší voľnobeh a umožniť jazdu pri nižších otáčkach pri rovnakom zaťažení. Vodič tak bez nepríjemného trasenia udrží vyšší prevodový stupeň dlhšie, čo sa priaznivo prejaví na spotrebe paliva a hlučnosti.
História a vývoj dvojhmotového zotrvačníka
Dvojhmotový zotrvačník vznikol ako reakcia na zmenu charakteru motorov v 80. rokoch. Prudký nárast krútiaceho momentu pri nízkych otáčkach - najmä pri nových turbodieseloch - priniesol výraznejšie torzné kmity, ktoré sa prenášali do prevodoviek a spôsobovali nepríjemné zvuky. Klasická spojková lamela s tlmiacimi pružinami už nestačila, preto inžinieri LuK (Schaeffler) rozdelili zotrvačnú hmotu na dve časti oddelené pružinovo-tlmiacim mechanizmom. Prvá sériová aplikácia prišla v roku 1985 v modeli BMW 525e, čo odštartovalo postupnú adopciu riešenia naprieč všetkými automobilovými segmentmi. Od 90. rokov sa dvojhmotové zotrvačníky rozšírili do veľkej časti vozidiel s manuálnou prevodovkou a v súčasnosti patria k štandardnej výbave mnohých modelov.
Ako funguje dvojhmotový zotrvačník
Základom princípu je rozdelenie zotrvačnej hmoty na dve časti, ktoré medzi sebou vytvárajú akýsi „most“. Primárna hmota je priskrutkovaná ku kľukovému hriadeľu motora a nesie ozubený veniec pre štartér, sekundárna hmota je spojená so spojkou a cez ňu s prevodovkou. Obe časti sú navzájom prepojené sústavou oblúkových pružín uložených v oblúkových kanáloch, ktorých činnosť stabilizujú trecie podložky a mazivo. Celé to završuje ložisko, ktoré zabezpečuje, aby sa obe hmoty mohli voči sebe obmedzene pootočiť bez zbytočného trenia.
Pri každom spaľovacom cykle vzniká krátky impulz krútiaceho momentu (výraznejší pri troj- a štvorvalcových motoroch), ktorý by v tvrdo spojenej sústave bez zotrvačníka rozkmital celý pohon. V dvojhmotovom usporiadaní primárna hmota na strane motora tento impulz najprv absorbuje a stlačí pružiny v prepojení medzi hmotami; trecie podložky pritom tlmia rozkmit a stabilizujú pohyb. Energia sa na okamih uloží do pružín a následne sa plynulo odovzdá sekundárnej hmote, ktorá cez spojku poháňa prevodovku. Do prevodovky tak neprichádzajú ostré špičky krútiaceho momentu, ale vyhladený priebeh, čo znižuje hluk a chvenie v nízkych otáčkach.
Výhody dvojhmotového zotrvačníka
- Kultivovanejší prejav pohonného ústrojenstva.
- Znižuje prenos chvenia do karosérie a pedálov.
- Eliminuje zvuky z prevodovky na voľnobehu.
- Pomáha pri plynulom rozjazde.
- Zaisťuje plynulejšie radenie.
- Znižuje namáhanie prevodového ústrojenstva.
- Prispieva k nižšej spotrebe paliva.
Ako spoznať problém s dvojhmotovým zotrvačníkom
Dvojhmotový zotrvačník je diel s obmedzenou životnosťou. Jeho konštrukcia s dvoma hmotami je zložitejšia, čo znamená, že dvojhmotný zotrvačník je drahší než klasický jednohmotný. Ide o uzavretý celok, ktorý sa bežne nerepasuje a pri výraznom opotrebovaní sa mení kompletne, často rovno so spojkou. Jeho stav citlivo závisí od štýlu jazdy a zaťaženia, takže pri nevhodnom zaobchádzaní môže opotrebovanie prísť skôr.
Prvé varovné signály
- Rachot na voľnobehu, ktorý po zošliapnutí spojky ustane. Zvuk vychádza z priestoru medzi motorom a prevodovkou.
- Jednoznačné kovové búchnutie pri štarte alebo vypnutí motora.
- S postupujúcim opotrebovaním rastú vibrácie prenášané do karosérie a pedálov, najmä pri rozjazde a pri jazde v nízkych otáčkach.
- Trhavé rozjazdy aj v prípade, ak je spojka ešte v poriadku.
- Zhoršené radenie, typicky vo vyšších otáčkach: prevodové stupne idú do záberu s odporom.
Tip na rýchlu samokontrolu: Na zahriatom motore počúvajte voľnobeh na neutrále a potom zošliapnite pedál spojky. Ak rachot zreteľne stíchne, je to typický príznak opotrebovaného dvojhmotného zotrvačníka. Všímajte si tiež, či sa pri vypnutí motora ozve kovové klepanie z oblasti spojky.
Výmena dvojhmotového zotrvačníka
Výmena si vyžaduje demontáž prevodovky, takže ide o prácu časovo náročnejšiu než bežná výmena spojky. V servise to zvyčajne znamená štyri až šesť hodín práce. Samotný diel patrí k drahším položkám pohonu: pri bežných vozidlách kompaktného a stredného segmentu sa cena dvojhmotového zotrvačníka v druhovýrobe pohybuje približne v rozmedzí niekoľkých stoviek eur, kompletný balík so spojkou je spravidla vyšší.
Kedy meniť a čo všetko vymeniť?
Pri výbere nového zotrvačníka vždy skontrolujte kompatibilitu s vaším vozidlom podľa VIN čísla alebo presného označenia motora. Odporúča sa používať iba overené značky ako LUK, Sachs, Valeo, Exedy, Blue Print či INA. Pri výmene zotrvačníka je nevyhnutné vymeniť aj spojkovú lamelu, prítlačný tanier a ložisko. Z praktického hľadiska sa odporúča meniť dvojhmotový zotrvačník spolu so spojkou. Ušetrí sa tým opakovaná demontáž prevodovky a znižuje sa riziko, že krátko po výmene zotrvačníka bude potrebné znova zasahovať do tej istej oblasti.
Prečo výmenu neodkladať?
Ignorovanie príznakov vedie k zrýchlenému opotrebovaniu prevodovky. Neutlmené rázy zaťažujú ozubené kolesá, ložiská a synchronizátory, čo sa prejaví hučaním, odporom pri radení a následne drahšou opravou. Zlý stav zotrvačníka znižuje životnosť spojky a môže poškodiť aj štartér. V krajnom prípade dochádza k mechanickému rozpadu tlmiacich prvkov, pričom uvoľnené časti môžu poškodiť skriňu spojky alebo okolité komponenty a vozidlo zostane nepojazdné.
Ako predĺžiť životnosť zotrvačníka
Najviac pomáha plynulá práca so spojkou a rozvážne zaobchádzanie pri rozjazde. Motor netreba podtáčať pri vysokom zaťažení, najmä v dlhých stúpaniach alebo pri ťahaní prívesu. Rozbiehanie na druhom prevodovom stupni zbytočne zvyšuje rázy v pohone a skracuje životnosť zotrvačníka.
- Plynulé púšťanie spojky pri rozjazde.
- Vyvarovať sa podtáčaniu motora pri vysokom zaťažení (dlhé stúpania, ťahanie prívesu).
- Vyhnúť sa rozbiehaniu na druhom prevodovom stupni.
- Citlivé dávkovanie plynu a spojky pri ťahaní ťažkých prívesov.
- Vyhnúť sa prudkému, neprimerane rýchlemu radeniu s náhlym pustením spojky.
Zotrvačník ako mechanický komponent nevyžaduje špeciálnu údržbu, ale jeho životnosť závisí od štýlu jazdy a technického stavu motora. Agresívne rozjazdy, ťažké ťahanie prívesu či nesprávne radenie môžu skrátiť jeho životnosť.