Volant cu Masa Dubla

1.0 CLASIFICAREA AMBREIAJELOR ( STUDIU )

Părțile componente ale unui ambreiaj sunt:

partea conducătoare

partea condusă;

mecanisme de acționare

Clasificarea ambreiajelor se face după mai multe criterii:

După modul cum se realizează transmiterea cuplului motor de la partea conducătoare la partea condusă, ambreiajele pot fi:

• mecanice cu fricțune care realizează transmiterea momentului de torsiune prin frecarea dintre părțile conducătoare si conduse ale ambreiajului;

• hidraulice, care transmit momentul de torsiune prin intermediul unui lichid;

• electromagnetice, care realizează transmiterea momentului de torsiune prin interacțiunea câmpurilor electromagnetice ale părților conducătoare și conduse.

Clasificarea ambreiajelor mecanice se face după mai multe criterii și anume:

– După forma suprafețelor de frecare si direcția de aplicare a forței de apăsare:

• ambreiaje cu discuri (direcția forței axiale);

• ambreiaje cu tamburi (direcția forței radiale);

• ambreiaje cu conuri (direcția forței axială si radială).

– Dupa sensul de realizare al forței de apăsare:

• ambreiaje cu arcuri;

• ambreiaje cu pârghii;

• ambreiaje semicentrifuge;

• ambreiaje centrifuge;

• ambreiaje electromagnetice;

• ambreiaje hidrostatice cu apăsare hidraulică

– După construcția mecanismului de presiune:

• ambreiaje normal cuplate;

• ambreiaje facultativ cuplate;

-După natura frecării:

• ambreiaje cu frecare uscată;

• ambreiaje cu frecare umedă.

-După modul de distribuție a puterii de transmisie:

• ambreiaje cu un singur sens (unisens);

• ambreiaje cu două sensuri (bisens).

-După construcția mecanismului de presiune (apăsare):

ambreiaje manual cuplate, la care cuplarea este realizată de arcuri pretensionate imediat după eliberarea pedalei de acționare;

ambreiaje facultativ cuplate, necesită acțiunea unei forțe din exterior, atât la cuplare cât si la decuplare;

ambreiaje centrifugale, sub acțiunea unor arcuri,sunt decuplate când motorul nu funcționează.

-După rolul funcțional se deosebesc:

ambreiaje simple, care transmit momentul motor într-un singur sens, la transmisie pentru deplasarea autovehiculului

ambreiaje duble, care transmit momentul motor in două sensuri,
la transmisie pentru deplasarea autovehiculului, si la organele
sau echipamentele de lucru.

Ambreiajele normal cuplate se gasesc la majoritatea automobilelor si tractoarelor
pe roți si la unele tractoare pe șenile. Ele pot fi ambreiaje simple sau duble.

Capitolul 2 – Ambreiaje mecanice

2.1.Tipuri constructive

Ambreiajele mecanice satisfac în mare măsură cerințele formulate mai înainte
și au căpătăt o largă raspândire în construcția de automobile. Funcționarea
ambreiajelor mecanice constă în transmiterea momentului motor prin forța de frecare
produsă între suprafețele discurilor puse în contact prin acționarea unor arcuri.

Dintre ambreiajele mecanice, cele mai utilizate sunt cele cu discuri având suprafete de
frecare uscate.La ambreiajele de automobil se disting trei părti principale, partea conducătoare, partea condusă și mecanismul de acționare .

2.1.1. Ambreiajul mecanic simplu cu arcuri dispuse periferic

Ambreiajele mecanice simple cu arcuri dispuse periferic pot fi împărțite în
ambreiaje cu un singur disc și ambreiaje cu două discuri. În figura 2.1. este prezentată
o schema constructiv-funcțională a ambreiajului simplu cu un singur disc cu arcuri
dispuse periferic.

Partea conducătoare a ambreiajului este formată din volantul 1 al motorului,
carcasa ambreiajului 2 și discul de presiune 3. Legătura dintre discul de presiune și carcasa ambreiajului se face prin intermediul pârghiilor de decuplare 4.

Partea condusă este formată din discul 9 montat pe caneluri de arborele 11.

Discul 9, prevăzut cu garnituri de frecare, este comprimat între volant și discul
de presiune. Forța de apăsare este realizată de arcurile de presiune 5, dispuse
periferic, care se sprijină atat pe carcasa ambreiajului cât și pe discul de presiune (în
felul acesta discul de presiune exercită o forță de apăsare asupra discului condus ).

Figura 2.1 Ambreiaj mecanic simplu cu arcuri dispuse periferic

Ambreiajul este permanent cuplat sub acțiunea arcurilor de presiune 5. Pentru
decuplarea lui, prin intermediul mecanismului de acționare 10, manșonul 6
acționează asupra rulmentului de presiune 7, care se deplasează axial spre volant,
rotind pârghiile de decuplare 4 în raport cu axul 8, depărtând în felul acesta discul de
presiune de cel condus și deci ambreiajul se decuplează .

Un alt tip de ambreiaj mecanic este reprezentat în figura 2.2.

Figura 2.2. Ambreiaj mecanic simplu cu arcuri dispuse periferic

Partea conducătoare a ambreiajului este formată din volantul 2 și discul de
presiune 5, care este fixat permanent de volant prin intermediul șuruburilor 7, iar
partea condusă o formează discul condus 3, care alunecă pe canelurile arborelui 1 pe
care îl antrenează.

Pe partea frontală a volantului 2 se presează prin discul de presiune 5 și
arcurile 4, discul condus 3. Datorită frecării dintre volant, discul de presiune și discul
condus, momentul motor este transmis prin discul 3, la arborele 1 și mai departe prin
transmisie la roțile motoare ale automobilului.

Apăsând asupra pârghiei 6 a mecanismului de acționare și învingând forța
arcurilor4, discul condus 3 este distanțat de volantul motorului; în această situație
forțele de frecare lipsesc ceea ce face ca momentul motor să nu mai fie transmis la roțile motoare .

Arcurile de presiune periferice se dispun simetric pe circumferința pentru a
asigura o apăsare uniformă asupra discului condus. Între arcurile de presiune și discul de presiune (figura 2.3) se montează cate o garnitură termoizolantă 1 pentru a proteja
arcurile de temperatura ridicată a discului de presiune din momentul cuplării
ambreiajului.

Figura 2.3. Ambreiaj mecanic simplu cu arcuri dispuse periferic

La ambreiajul din figura 2.4. arcurile de presiune sunt dispuse pe două cercuri
concentrice. Aceasta soluție permite obținerea unei forțe de apăsare mari cu arcuri de
presiune mai puțin rigide. La acest tip de ambreiaj capetele inferioare ale pârghiilor
de decuplare 1 nu sunt apăsate direct de rulmentul de presiune 4, al mecanismului de
acționare, ci prin intermediul inelului de decuplare 3, fixat de pârghii prin intermediul
arcului 2. Aceasta soluție asigură o apasare uniformă a pârghiilor de decuplare de
către rulmentul de presiune.

Figura 2.4. Ambreiaj mecanic simplu cu arcuri dispuse periferic Roman

2.1.2. Ambreiajul simplu cu arc central

Ambreiajele simple cu arc central, la care, axa arcului central se confundă cu
cea a arborelui ambreiajului, din punct de vedere constructiv pot fi spirale (cilindrice,
conice, parabolice), sau cu arc central plat sub formă de diafragmă. Schema unui astfel de ambreiaj este prezentată în figura 2.5.

Figura 2.5 Ambreiaj simplu cu arc central

La acest tip de ambreiaj principiul de funcționare este diferit de cel al ambreiajelor prezentate până acum. Pe volantul motorului se prinde cu suruburi discul în al cărui orificiu central se introduce discul de reazem. Discul de presiune este legat de discul prin intermediul unor colțuri, servind și ca elemente de ghidare la deplasarea axiala a discului de presiune. Arcul se reazemă intr-o parte pe discul , iar în cealaltă parte de flansa bucșei , montată liber m orificiul discului de sprijin .Când ambreiajul este cuplat, bucșa împinsă de arcul central (spre dreapta)apasă asupra discului de presiune prin intermediul pârghiilor . La decuplare manșonul se deplasează spre stânga împreună cu rulmentul de presiune și cu bucșa , care acționează asupra pârghiilor , făcând ca acțiunea lor asupra discului de presiune sa înceteze. Discul de presiune fiind eliberat de acțiunea pârghiilor este tras înapoi de arcurile , realizandu-se astfel o decuplare totală a ambreiajului.La acest tip de ambreiaj, forța de apăsare a arcului este amplificată cu raportul brațelor pârghiilor .

Astfel ambreiajul de acest tip permite, cu ajutorul unui singur arc, să creeze o
presiune mare asupra discului de presiune și, ca urmare, să se transmită un moment mare.În ultimul timp au căpătat raspandire ambreiajele la care rolul arcului este îndeplinit de un disc de oțel, având o serie de brațe elastice, formate prin tăieturi radiale (arc diafragmă).

Figura 2.6. Arc diafragmă

Arcul diafragma (fig.2.6.) se montează în carcasa prin intermediul știfturilor și inelelor de rezemare și ; când ambreiajul este cuplat, arcul se reazemă prin intermediul inelului în carcasă și datorită elasticității sale, apasă asupra discului de presume. La decuplare arcul este acționat în partea inferioară de rulmentul de presiune și se rotește în raport cu inelul (ocupând poziția punctată din figura 2.6.), încetând acțiunea sa asupra discului de presiune, care este deplasat spre
dreapta de arcurile readucătoare

Figura 2.7. Ambreiaj simplu cu arc central utilizat la autoturisme

Aceste ambreiaje se utilizează de obicei la autoturisme. Schema unui astfel de
ambreiaj este reprezentată în fig.2.7.Arcul central sub formă de diafragmă nu este plan, ci concav. Arcul diafragmă este fixat în carcasă, cu ajutorul știfturilor. Pe ambele părți ale diafragmei se găsesc inele de reazem. Pentru rotirea arcului în carcasă este ambutisat un canal circular, iar capetele știfturilor sunt prelucrate după un arc de cerc. Discul de presiune are proeminențe cu care pătrunde în ferestrele carcasei ambreiajului.Când ambreiajul este cuplat, arcul 8 se reazemă în carcasa prin intermediul inelului și, datorită elasticității sale, apasă asupra discului de presiune și presează între el și volantul discul condus .În timpul decuplării, manșonul de decuplare , carealunecă pe arborele , se deplasează spre stânga și apasă pe capetele inferioare ale arcului, ceea ce face ca arcul să se rotească în raport cu inelul și prin piesele, înșurubate pe discul de
presiune, deplasează acest disc spre dreapta, eliberând discul condus.Această construcție asigură o presiune uniformă asupra discului de presiune , iar gabaritul ambreiajului este mai mic in comparație cu celelalte tipuri de ambreiaje.

2.1.3. Ambreiajul centrifug

Construcția ambreiajului centrifug permite realizarea unei comenzi ușoare a acestuia.

În figura 2.8. este dată construcția unui ambreiaj centrifugal. Pe volantul motorului este montată carcasa , care prin șuruburile , face corp comun cu discul de presiune. Discul condus care glisează pe arborele primar al cutiei de viteze , împreună cu acest arbore formează partea condusă a ambreiajului.În cazul în care motorul nu functionează, sub acțiunea arcului , discul de
presiune este deplasat spre dreapta și, deci, ambreiajul este decuplat.

Figura 2.8. Ambreiaj centrifug

La creșterea turației motorului corespunzător începutului de cuplare a
ambreiajului, contragreutațile se deplasează sub acțiunea forței centrifuge sprijinindu-se în pastila , iar prin tija în discul reactiv , apăsând asupra discului de presiune. Forța maximă, care actionează asupra discului de presiune este dată de arcurile de presiune , presate între carcasa ambreiajului și discul reactiv.Forța acestor arcuri presează discul de presiune pe discul condus și cuplează
ambreiajul.La reducerea turației motorului până la turație de mers în gol, ambreiajul se decuplează automat, astfel încat motorul în cazul opririi pe loc a automobilului poate fi menținut în stare de funcționare. La cuplarea treptelor de viteza, în cazul acestei construcții, decuplarea ambreiajului trebuie să se facă neaparat de pedală prin intermediul rulmentului de presiune și a pârghiei dedecuplare.Deoarece este posibilă cuplarea cu șoc a ambreiajului datorită vitezelor reduse de deplasare ale automobilului , se introduce un dispozitiv suplimentar care deplasează rulmentul de presiune spre dreapta, iar ambreiajul se cuplează sub acțiunea arcurilor.Momentul maxim transmis de ambreiaj depinde de forța dezvoltată de arcuri, de dimensiunile discurilor, de coeficientul de frecare și de numărul suprafețelor de frecare. Modificarea acestor parametrii este limitată de factorii constructivi și funcționali.Avantajele principale ale ambreiajelor centrifugale sunt: cuplarea lină la plecarea din loc a automobilului și decuplarea automată la reducerea turației motorului pâna la mersul în gol, ceea ce împiedică oprirea lui.Dezavantajele ambreiajelor centrifugale sunt: posibilitatea patinării la turații relativ reduse și sarcini mari ale motorului, imposibilitatea pornirii motorului prin împingerea automobilului, funcționarea cu regim termic mai ridicat ca urmare a patinării mai îndelungate și imposibilitatea utilizării frânei de motor. Toate acestea fac ca ambreiajele centrifugale să fie utilizate în transmisiile automate, numai combinate cu alte tipuri de ambreiaje.Ca și la ambreiajele centrifugale tendința de obținere a unei plecări din loc cât la o mai line și de eliminare a posibilității de patinare a ambreiajului la turații ridicate alearborelui cotit al motorului au dus la construirea și utilizarea ambreiajelor semicentrifugale, la care presiunea dintre discuri se asigură atât cu ajutorul unor arcuri mai slabe, cât și cu ajutorul forțelor centrifuge ale greutaților de la capetele parghiilor de decuplare.

Figura 2.9. Ambreiaj semicentrifugal de tip Long

La ambreiajele semicentrifugale, forța de presiune este cu circa 30 % mai mică
decât la ambreiajele obișnuite similare.Aceasta permite reducerea efortului de decuplare la turații mici, însa la turații mari efortui de decuplare create foarte mult.Din aceasta cauză, ambreiajele semicentrifugale se construiesc cu un singur disc de presiune și se utilizează numai la autoturisme, autocamioane de tonaj redus și microbuze.

2.1.4. Ambreiajul bidisc

La transmiterea unui moment mai mare (peste 80 daNm) se folosesc ambreiaje
simple cu două discuri.Aceste ambreiaje (figura 2.10) comportă două discuri conduse și au între ele un disc de presiune intermediar.În rest din punct de vedere constructiv, diferă puțin de
ambreiajele monodisc. Volantul cele două discuri de presiune 3,5 și carcasa ambreiajului formează partea conducătoare. Solidarizarea la rotație a discurilor de presiune, dând tot odată posibilitatea unei deplasări axiale a lor este realizată de bolțurile fixate între volant și carcasa. Sub acțiunea arcurilor de presiune , cele două discuri conduse și sunt presate între cele de presiune.

Figura 2.10. Ambreiajul bidisc

Decuplarea ambreiajului se realizează prin deplasarea spre dreapta a discului
de presiune cu ajutorul pârghiilor de decuplare acționate de sistemul de acționare . În același timp m discul de presiune este departat de volantul de către arcurile montate între disc și volant. Pentru ca discul condus să nu fie strâns între cele două discuri de presiune se prevad șuruburile fixate în carcasa ambreiajului. Discurile conduse și sunt montate pe butuci diferiți, pentru că uzura suprafețelor de frecare să nu influențeze funcționarea ambreiajului.

Capitolul III NOUTǍȚI ÎN CONSTRUCȚIA AMBREIAJULUI

3.1. VOLANT CU DOUǍ MASE:
(DUAL MASS FLYWEEL)

-DMF-

Motoarele moderne pot funcționa și la turații reduse, caroseriile optimizate în
tunele aerodinamice produc zgomote reduse. Noi metode de calcul ajută la scăderea
greutătii automobilelor și conceptele de staționare măresc gradul de eficientă a
motoarelor. Treapta a cincea de viteză sau chiar a șasea scad consumul de
combustibil. Uleiuri foarte fine ușurează schimbarea cu precizie a vitezelor.

Pe scurt: sursele de zgomot cresc, atenuarea naturală scade. Datorită
principiului de funcționare al motorului cu pistoane, în ciclul sau de arderi se produc
vibratii de torsiune în transmisie și în caroserie. Conducătorii auto obișnuiți cu
confortul nu mai acceptă în ziua de azi o asemenea atmosferă de zgomote. Astfel este
mai importantă ca oricând sarcina ambreiajului care pe lângă rolul de a desparți și a
pune în legătură, să izoleze eficient vibrațiile motorului. Din punct de vedere fizic,
soluția problemei este ușoară. Trebuie sa crească momentul de inerție al transmisie
fără să crească masele care vor fi cuplate. Acesta rezultă din reducerea turației care
produce această rezonanță nedorită, sub turația de mers în gol. Firește rezonanța
devine mai puternică.

Numele de volant cu doua mase o spune deja. Greutatea unui volant tradițional,
a fost împarțită în două părți, o parte continuă să aparțină momentului de inerție al
motorului, cealaltă parte mărește totuși momentul de inerție al transmisiei.

Volantul cu doua mase

1.volant primar de putere al motorului, cu locaș pentru amortizor de torsiune; 2. volant
secundar și partea de frictiune; 3. capacul volantului primar; 4. flanșa-butuc; 5. arc de
amortizare; 6. ghidajul arcului; 7. flanșa canelata; 8. camera de unsoare; 9. membrana de
ghidaj; 10. disc de frictiune suport; 11. rulment cu role; 12. arc rotund; 13. capac de garnitura
pentru izolare; 14. arc-disc de baza pentru frictiune; 15. șaiba de antrenare; 16. arc disc
ajutator; 17. tabia pentru acoperire; 18. nit; 19. saiba; 20. stift de centrare; 21. coroana
dințata; 22. canale de ventilatie; 23. Locaș de fixare; 24. Locaș de pozitionare; 25. sudură cu
laser; A – arc diafragma; B – disc condus.

Cele doua greutăți 1 și 2 sunt legate printr-un sistem de arcuri de amortizare 5.
Un disc de ambreiaj fără amortizor de torsiune plasat între greutatea secundară și
discul de presiune realizează cuplarea și decuplarea. Ca efect secundar pozitiv menționăm: cutia de viteze se lasă mai ușor comutată datorită greutății de sincronizat reduse și sincronizatoarele se uzează mai puțin.

Sistemul ambreiaj într -un autovehicul îndeplinește două funcții principale :

• Întreruperea și modularea puterii în timpul pornirii și la schimbarea treptelor de viteză.

• Reducerea vibrațiilor de rotație în trenul de rulare induse de aciclitățile motorului

Următoarele prezentarea va ilustra o secțiune a eforturilor de dezvoltare care vizează reducerea vibrațiilor de rotație induse de motor în trenul de rulare .

Vibrațiile de rotație afectează durabilitatea componentelor trenului de rulare și crează :

• Huruitul treptelor de viteză

• Rezonanța caroseriei

• Vibrații alternante

Acești factori produc zgomot considerabil și o pierdere a confortului in timpul conducerii.Cauza principală a acestor vibrații de rotație este variație de cuplu . Această variație rezultă din ciclul de combustie a motorului în funcție de frecvența de aprindere .

Trenul de rulare al vehiculului este un sistem vibrator . Figura 1 prezintă un model simplu proiectat pentru simularea comportamentului fundamental de vibrații . Motorul, transmisia și vehiculul sunt reprezentate ca inerții de rotație conectate prin arcuri . Arcul C3 reprezintă rigiditatea trenului de rulare , în timp ce arcul C2 , situat între motor și transmisie , reprezintă caracteristica amortizorului de torsiune .

Un astfel de sistem are două moduri de vibrații . Primul mod , cu o frecvență naturală a între 2 și 10 Hz , este cunoscut ca reacția tip-in/back-out . Aceasta este ,în general, cauzată de o schimbare de sarcină indusă de șofer.

În al doilea mod , în cazul în care transmisia vibrează din inerție în sens contrar motorului și vehiculului ,cu o frecvență naturală de 4-80 Hz cu amortizoare de torsiune convenționale . Acesta este un caz tipic de huruit de transmisie (zgomot) .

Model de vibratii

modul 1

huruit

Motor Transmisie Vehicul

J1 J2 J3

C2 C3

f1 = 2 – 10 Hz

modul 2

zgomot

f2 = 40 – 80 Hz disc ambreiaj

f2 = 7,5 – 15 Hz DMF

Figura 3.1: Transmisia autovehiculului si moduri de vibrații

Prin urmare, reglarea unui amortizor de torsiune auto convențional – un disc de ambreiaj cu caracteristica de amortizare corespunzătoare – implică întotdeauna un compromis.Graficul de sus din figura 2 prezintă fluctuații tipice de viteză într-un vehicul cu disc de ambreiaj. În acest caz, rezonanta de fricțiune amortizată este situată la aproximativ 1700 rpm. Continuarea amortizării rezonanței duce la o înrăutățire a izolării hipercritice de vibrații de rotație (la viteze mai mari decât rezonanța).

Sistem convențional

200

100

Transmisie, amortizare de fricțiune scăzută

Transmisie, amortizare de fricțiune ridicată

Motor

0

1000 2000 3000

Turație [rpm]

200

Volant cu masă dublă

100

Motor

Transmisie

0

1000 2000 3000

Viteză [rpm]

Figura 3.2: Izolarea vibrațiilor de torsiune de un sistem convențional si un sistem cu volant cu masă dublă(DMF)

Scopul dezvoltării amortizorului de torsiune este păstrarea vibrațiilor de torsiune induse de motor, cât mai departe posibil de restul motopropulsor.

Un sistem convențional satisface această cerință numai la viteze mari ale motorului , pentru că ratele arcului amortizorului de torsiune duce la frecvențe natural care sunt întodeauna în limita normală de conducere.

Această situație nesatisfăcătoare a dus la dezvoltarea unui nou concept de amortizor de torsiune – volanta cu masă dublă (DMF). Acest design transferă o parte din inerția volantului pe arborele de intrare al transmisiei și scade drastic rata arcului de torsiune prin introducerea de noi modele de arcuri (figura 3), reducând astfel viteza de rezonanță la viteze foarte reduse ale motorului. Figura 2, graficul de jos, prezintă izolarea hipercritică a vibrațiilor de rotație ale motorului (începând de la viteza de mers în gol).

Figura 3.3: Principiul volantului cu masă dublă

Îmbunătățirea confortului realizată de volanta cu masă dublă in timpul condusului, împreună cu modele low-cost dezvoltate , a dus la popularitatea crescută a acestui sistem. În prezent volanta cu masă dublă este utilizată de peste zece producători de automobile în aproximativ 80 de modele diferite, acoperind astfel o gamă largă de motoare, după cum se arată în Tabelul 1.

( ) = în dezvoltare

Tabelul 3.1: Volant cu masă dublă utilizat in producție si in proiecte în curs de dezvoltare

Figura 4 prezintă un volant cu masă dublă curent cu toate componentele sale fundamentale. Partea primară a DMF (în albastru) este formată din piese din tablă ambutisate care alcătuiesc canalul de arcuri, și o parte de distribuție.Partea secundara a DMF (marcată cu roșu) constă dintr-un disc turnat, în care cuplul este transmis de la flanșă. Partea secundară este montată în partea primară pe un rulment.Inima sistemului este resortul de arc, ale cărui proprietăți speciale vor fi descrise în secțiunea următoare.

Arcul-amortizor. Funcțiuni și caracteristici

Volantul cu masă dublă este constituit din următoarele grupe principale de funcții:

• Inerții primare și secundare

• Rata de comprimare al arcului-amortizor de torsiune

• Caracteristica de amortizare

Rata de oscilare a arcului-amortizor și caracteristica de amortizare sunt cruciale în determinarea performanțelor de operare a unei DMF.

Se postulează următoarea întrebare :

Ce cerințe trebuie să le îndeplinească amortizorul ideal de torsiune?

Figura 3.4: Volantul cu masă dublă

Această piesă trebuie să controleze trei moduri de funcționare de bază:

Vibrația transmisiei în timpul ralantiului, în timpul mersului și în sarcină.

Fenomenul de rezonanță la pornirea si oprirea motorului.

Galoparea asociată modificărilor de cuplu.

Caracteristici importante pentru aceste moduri de operare sunt frecvența și amplitudinile de vibrații.

Figura 3.5 prezintă modul în care acestea sunt interdependente.

Unghiul

Figura 3.5: Cerințele amortizorului de torsiune

Huruitul transmisiei are loc în timpul frecvențelor mai mari de excitatie (2-40 Hz). Unghiurile de vibrații datorate cuplului motor neregulat sunt foarte mici în acest caz.

Chiar și pentru un motor diesel cu neregularitațile de torsiune caracteristice extreme, unghiul de vibrație este rareori mai mare de ± 2 grade. Pentru a obține cea mai bună izolarea hipercritică posibilă în acest mod de lucru, amortizorul de torsiune ar trebui să aibă o rată de arc scăzută, împreună cu o caracteristică de amortizare redusă.

Al doilea punct de operare este apariția rezonanței . În timpul pornirilor și opririlor motorului, turația crește mereu de la zero, sau este redusă la zero. Acest lucru înseamnă că sistemul trece mereu prin gama de rezonanță a trenului de rulare. Atunci când un tren de propulsie cu volantă cu masă dublă este proiectat, scopul este de a realiza izolarea hipercritică în intervalul normal de operare, adică turația motorului mai mare de 700 rpm. Acest lucru înseamnă că obiectivul de dezvoltare este de a obține reducerea maximă a turației de rezonanță.

Apariția rezonanței este caracterizată prin vibrații de frecvență joasă, împreună cu un unghi de vibrație mare, pentru că unghiul de vibrație al motorului crește, în asociere cu reducerea turației. În acest caz, designul amortizorului de torsiune necesită o rată scăzută a arcului cu o caracteristică de amortizare mare, pentru a evita o mărire de rezonanță la trecerea prin domeniul de rezonanță.

Ciclul de încărcare este caracterizat prin vibrații de frecvență joasă la unghiuri mari de vibrații . În acest caz, cerințele amortizorului de torsiune pentru cea mai mică rată de arc și o caracteristică de amortizare mare.Șocuri bruște ale trenului de rulare rezultate în unghiuri deschise cuplate cu frecare mare de amortizare în amortizorul de torsiune . Această metodă disipează energia vibrațiilor naturale libere pentru a reduce amplitudinea vibrațiilor .

Figura 5 reprezintă o caracteristică de amortizor ideal conceput pentru a satisface aceste cerințe , de exemplu, se produce o rată scăzută de arc și o amortizare mare pentru unghiuri mari de vibrații.De asemenea, se arată că amortizarea este foarte mică pentru unghiuri mici de vibrații .

Volanta cu masă dublă conține un arc-resort ca element principal , în scopul de a obține oscilații adecvate ale arcului și caracteristicile de amortizare.Principiul arc-resort este ilustrat în Figura 6 .

Pentru a utiliza cel mai bine spațiul disponibil , un arc elicoidal cu un număr mare de spire este introdus într- un canal semicircular . În DMF , spiralele acestui arc sunt susținute de suporți de susținere montați în canalul de resort . Atunci când este aplicată o sarcină arcului ,mișcarea spiralelor de-a lungul suporților de susținere produce frecare , creând amortizarea . Suprafețele de contact ale arcului amortizor sunt lubrifiate cu unsoare .

Zona mărită în Figura 6 arată echilibrul încărcării pe una din spirele arcului resort .

Deoarece sarcina arcului este transmisă de-a lungul liniei sale curbate de acțiune , o reacție normală Fi * este creată la suprafața de contact a fiecărei bucle . În afară de aceasta , există o forță centrifugă FZ în funcție de viteză . Suma acestor două sarcini produce forța de reacție normală , care la rândul său produce sarcina de frecare Fri pentru fiecare spiră .

i – 1 i i + 1

r

. .

3

2

1 

F

Direcția de întoarcere

Spirala i

Figura 3.6: Arcul-amortizor

m

F F

2 3

F

F 4

1

F

i

Fi = f ( forța centrifugă, unghiul de deflecție, cuplul)



jÙ = 0

Cw Cw Cw

F1 F2 F3 F4 Fi

F





F1 F2

F

F

F3

F1 F2

F4 Fi

F3 F4 Fi

Figura 3.7: Funcționarea arcului-amortizor de torsiune

Figura 7 ilustrează modul în care funcționează acest sistem. Acesta arată punctele de contact individuale ale spiralelor arcului-amortizor, care sunt legate de rigiditatea arcului al fiecărei spire. Există o forță normală Fi la fiecare punct de sprijin, și coeficientul de frecare µ acționează asupra fiecărei dintre aceste puncte de sprijin.

Presupunând că sistemul este prea încărcat la un punct de lucru prestabilit și o încărcare ciclică scăzută este aplicată în jurul acestui punct, un echilibru va fi atins la punctele de contact dintre încărcărcarea exterioară F, încărcarea individuală a arcului spiralat FFI și încărcarea sarcinii de frecare FRi.

Această condiție de operare este tipic conducerii normale (adică unghiuri de vibrații mici) și produce oscilații de arc în plus față de rata nominală de oscilare al arcului complet. În același timp, însă, amortizare de fricțiune caracteristică rezultată rămâne foarte scăzută.

Figura 8 prezintă doar astfel de bucle de histerezis parțiale, cu un nivel scăzut de amortizare caracteristică (în verde). Rata de oscilare al arcului, în acest caz, este în mod clar mai mare decât rata nominală de oscilare al arcului-amortizor complet.

400

Buclă de histerezis parțială în timpul

conducerii cu amortizare redusă

200

Amortizare ridicată în timpul tip-in/back-out

0

0 20 40

Unghiul de întoarcere [°]

Calcul

Măsurătoare

Figura 3.8: Curba caracteristică al arcului-amortizor de torsiune

Când apar unghiuri mari de vibrații în al doilea mod de operare tipic pentru tip-in/back-out sau pătrunderea rezonanței , toate spirele arcului devin active . Aceasta duce la o rată redusă de oscilare și la o amortizare mare (așa cum se arată prin zona hașurată transversal în Figura 8) . Figura 8 prezintă , de asemenea,potrivirea apropiată între curba măsurată și curba calculată folosind metoda prezentată mai sus .

Dependența ratei de oscilare și amortizarea de fricțiune de turația motorului și unghiul de vibrații pentru un DMF special este prezentată în figurile 9 și 10 .

Figura 9 arată că pentru o turație tot mai mare și un unghi de vibrații în scădere , rata de oscilație a arcului-amortizor crește ( din cauza dezactivarea spirelor ) . Diagrama arată , de asemenea, curba de performanță a motorului cu unghiul de vibrație în funcție de viteza de antrenare / coasta ( în roșu) și pentru pornire / oprire ( în galben ).Curba reprezintă puncte de funcționare reale pentru un anumit motor de 2.5 l Diesel .

Figura 10 prezintă modelul de amortizare prin frecare corespunzătoare . Se poate observa că frecarea amortizorului de torsiune crește cu creșterea turației motorului. Dar , spre deosebire de rata de oscilare , caracteristica amortizării de fricțiune scade brusc cu unghi de vibrație redus. Din nou motivul este că unele dintre spirele arcului-amortizor sunt dezactivate .

Performanța în vehicul este determinată de o combinație ale ratelor de oscilare și de amortizare .

Ciclul de încărcare

100

100 75

75

Oscilația arcului 50

[Nm/°] 25

50 Oscilația arcului [Nm/°]

25

0

4000

0

start,stop

10

2000

2000

Turația motorului [rpm]

Unghiul de vibrare [°]

1

1

drive,coast

0

Figura 3.9: Oscilația arcului-amortizor de torsiune în funcție de

turația motorului și unghiului de vibrații

Ciclul de încărcare

50

Frictiune 25

[Nm]

50

25 Fricțiune [Nm]

0

0 4000

start,stop 10

2000

Unghiul de vibrații [°]

1

0

En Turația motorului [rpm]

drive,coast

Figura 3.10: Amortizarea de fricțiune in funcție de turația motorului și unghiul de vibrații

start,stop

1

1

Factor de magnificare [-]

0.5

0

Factor de magnificare [-]

0.5

0

0

10

2000

1

Unghiul de vibrare [°]

2000

4000 Turația motorului [rpm]

Evoluția în funcționare

Figura 3.11: Factorul de magnificare pentru un arc-amortizor de torsiune

Factorul de magnificare al unui arc amortizor caracterizează performanța amortizorului și gama de eficiență . Aici , factorul de amplificare este raportul dintre viteza neregularității la ieșirea DMF ( lateral transmisie) la intrarea în DMF ( motor ) , în funcție de parametrii de exploatare . Acest calcul este prezentat în figura 11 , în funcție de turația motorului și unghiul de vibrații . Linia , respectiv suprafața , cu o magnificare de 1 corespunde unei transmisii complete neregularităților motorului la arborele de intrare al transmisiei , ca și cum ar exista o legătură rigidă între motor și transmisie .

Graficul indică în mod clar faptul că un efect excelent de izolare a fost atins peste game largi de turații ale motorului și unghiuri de vibrații și că un factor de mărire de 1 apare aproape niciodată . Curba de performanță a motorului afișează valorile reale stabilite pentru factorul de mărire la un moment dat . De la turații mici la turații mari ale motorului , amplitudinile de vibrații ale motorului sunt efectiv izolate de restul trenului de rulare , prevenind apariția zgomotelor de transmisie și de funcționare .

Unghiul amortizorului de torsiune

40

20

0

-20

Unghiul de întoarcere al DMF

0 0,25 0,5 0,75

timp [s]

1200

Turație

Transmisie

800

Motor

400

0

0 0,25 0,5 0,75

timp [s]

Figura 3.12: Performanța arcului-amortizor de torsiune în timpul pornirii

Figura 12 demonstrează aceste rezultate cu ajutorul măsurătorilor efectuate în timpul pornirii . Se poate vedea că, atunci când apare rezonanța la unghiuri relativ mari de vibrații ,rezultă rata scăzută de oscilații și caracteristica mare de amortizare nu induce vibratii excesive . Chiar și în repaus , atunci când amortizarea prin frecare scade în mod automat datorită scăderii unghiurilor de vibrații , izolarea vibrațiilor este excelentă .

           În concluzie, este evident că arcul-amortizor de torsiune îndeplinește cu ușurință toate cerințele prezentate în Figura 5 pentru un amortizor ideal de torsiune , chiar dacă curba sa caracteristică nu se potrivește cu curba ideală în Figura 5 , la prima vedere . Cerințele aparent contradictorii sunt îndeplinite fără adăugarea de elemente de design costisitoare .

În același timp,arcul de oscilații conține un mecanism de auto-reglare , care stabilește în mod automat o combinație eficientă a ratei de oscilare și de amortizare.Aciclitațile sunt izolate până la turații mari ale motorului , și influențele negative asupra performanței tip-in/back-out sunt evitate prin suprapunerea ratelor mai mici de oscilare , cu o amortizare mai mare la unghiuri mari de vibrații .

Lubrifiantul utilizat în design influențează deasemenea coeficientul de frecare µ , care, la rândul său,influențează caracteristica arcului-amortizor. Figura 13 arată măsurătorile buclelor de histerezis parțiale pentru frecarea de amortizare la o DMF;

Coeficientul de frecare , care apare în timpul frecării de alunecare, a fost schimbat prin selectarea diferiților lubrifianți.

Această procedură este utilizată în timpul reglajului amortizorului de torsiune pentru sisteme DMF.Au fost dezvoltați lubrifianti specifici, care să permită modificarea coeficientului de frecare pentru a se potrivi cu cerințele vehiculului, așa cum este ilustrat în figura13.

Bucla parțială de histerezis: +/- 2°

40

lubrifiant 1 lubrifiant 2

20

0

0 2000 4000 6000

. Turație [rpm]

Figura 3.13: Influența lubrifiantului asupra caracteristicilor de amortizare

Concepte de amortizare

Așa cum s-a explicat în capitolul precedent , modificarea ratei de oscilare și a caracteristicii de amortizare are un efect decisiv asupra performanței volantului cu masă dublă .Arcul-amortizor reprezintă soluția ideală eficiență-cost pentru cele mai multe trenuri de rulare ale autovehiculelor .

Cu toate acestea există excepții , în cazul în care de reglarea vehiculului dezvăluie probleme speciale care necesită suplimentarea sistemului de amortizare .

Cele trei soluții de bază pentru aceste probleme speciale sunt după cum urmează :

• Arc-amortizor cu amortizoare interioare de serie

• Arc-amortizor cu o modificarea raportului de amortizare

• Arc-amortizor în serie cu un disc de ambreiaj cu amortizor de torsiune.

În cazul în care efectul de izolare al DMF trebuie să crească pentru trenuri de rulare sensibile , arcul-amortizor este utilizat în serie cu un sistem cu arc suplimentar –Un amortizor interior funcționează separat.Figura 3.14 prezintă un astfel de design de producție . Acest concept îmbunătățește capabilitățile de izolare de la 93 % la 95 %, pe o DMF care utilizează numai arc-amortizor (Figura 3.15).Cum relația dintre aciclitățile la arborele de intrare al transmisiei și huruitul transmisiei (experiență subiectivă) este non- lineară , această mică corecție în funcția de izolare poate , în cazuri speciale , să producă o îmbunătățire certă într-o evaluare subiectivă .

Amortizor interior

Amortizor exterior

Figura 3.14: DMF cu amortizor interior independent

180

120

60

0

30

20

10

0

Inerția primară

Inertia secundară cu amortizor interior independent

Inerția secundară fară amortizor interior independent

1000 2000 3000

Turația [rpm]

Mărire

Fără amortizor interior

Cu amortizor interior

1000 2000 3000

Turația [rpm]

Figura 3.15: Aciclitățile motorului și transmisiei în funcție de turație utilizând DMF cu și fară amortizor interior independent

Al doilea concept de amortizor conține o etapă suplimentară de amortizare. Această caracteristică este numai adăugată în cazul în care rata de oscilație și de amortizare caracteristică a unui arc-amortizor standard, nu elimină zgomotul în trenul de rulare în timpul amortizării inițiale. Acest lucru poate apărea ocazional în vehicule mici cu patru cilindri.Motivul este, că de obicei excitarea este mai mică decât frecvența de aprindere.

Modelul FEM de calcul al stresului

Figura 3.16: Volant cu masă dublă(DMF) cu arc flanșă

Pentru a izola eficient chiar și aceste comenzi scăzute de excitație, un arc suplimentar este integrat in designul cu flanșă DMF. Această modificare creează o soluție practic fără frecare care permite realizarea unei rate de oscilare redusă pentru o gamă a curbei de cuplu tipică.

Figura 16 prezintă acest design împreună cu modelul de calcul cu element finit corespunzător (FEM) . Figura 3.17 arată o monstră demăsurători care ilustrează efectul acestui design.

120120

Masurătoare

80

primary inertia Inerția primară

Inerția secundară fară arcul flanșă

40

Inerția secundară cu arcul flanșă

0

1000 2000 3000 4000

Turația[rpm]

Evaluare subiectivă

0

5

10

1000 2000 3000 4000

Turația [rpm]

Figura 3.17: Efectul unui arc flanșă în sarcină

inerția

primarăinerția

secundară

transmisia + diferențial

vehicul

Influența asupra

frecvenței naturale

C2 C3 C4

C2 C3 C4

modul 1 4 ÷ 8 Hz, zgomot

modul 2 6 ÷ 15 Hz, Rezonanța DMF

modul 3 80 ÷ 120 Hz, Zgomot motor

Puternic

Ușor

Nu există

Figura 3.18: Model de zgomot al caroseriei datorat amplificării rezonanței în diferențial

Al treilea concept de amortizor- un amortizor de oscilații înseriat cu un disc de ambreiaj cu arcuri de amortizare – se aplică atunci când un mod de vibrație suplimentar produce amplificarea rezonanței caroseriei. Acesta este un caz particular pentru vehiculele cu tractiunea pe spate.

Figura 3.18 arată relația dintre acești diverși factori . O inerție de torsiune suplimentară a fost adăugată la modelul de vibrații . Aceasta reprezintă inerția de transmisie , a arborelui de transmisie și diferențial . În acest model , C3 rata de oscilații este determinată în principal de rigiditatea la torsiune a arborelui de intrare al transmisiei .

Combinațiile specifice de parametri în timpul de conducere vor produce rezonanță . Acest lucru poate fi detectat și măsurat ca vibrații de rotație la diferențial (a se vedea figura 3.19) . Această vibrație de rotație induce amplificarea rezonanței caroseriei cum am declarat anterior . Figurile 3.18 și 3.19 arată că este practic imposibil de a influența această frecvență naturală prin modificarea ratei de oscilații în volanta cu masă dublă .

Prin proiectarea unui disc cu un amortizor de torsiune , cu o rată de oscilații relativ mare , este posibil să se introducă schimbarea dorită efectiv rigiditatea C3 . Acest lucru mută frecvența naturală în afara razei de conducere , care elimină în mod eficient rezonanța caroseriei. Aceste soluții se folosesc , de asemenea, în aplicații speciale .

În concluzie ,arcul-amortizor oferă soluția optimă pentru aproape toate aplicațiile . Suplimente modulare ale sistemului sunt necesare numai în cazuri speciale , în scopul de a obține o optimizare crescută a funcției amortizorului de torsiune .

180

120

Motor

60

Inerția secundară

0

180

120

Motor

60 Diferențial

0

Evaluare subiectivă

0

5

10

1000 2000 3000

Turație [rpm]

DMF cu disc de ambreiaj rigid

DMF cu disc de ambreiaj cu amortizor de torsiune

Figura 3.19: Vibrația caroseriei datorată amplificării rezonanței la nivelul diferențialului-Măsuratori si Evaluări subiective

4. Ambreiaj cu volant amortizor – DFC –
(Damped flywheel clutch)

Volanta cu două mase oferă un sistem extrem de eficient de amortizare a vibrațiilor de torsiune în trenul de rulare . Aceasta s-a impus ca o soluție eficientă la vehiculele mai mari .În viitor , importanța vehiculelor din gama mică, cu motoare montate transversal va crește . Necesitatea eficientizării consumului de combustibil și reducerii nivelului de poluare vor duce la creșterea aciclităților motorului . Creșterea la motoarele diesel cu injecție de combustibil este un exemplu bun . Sisteme cu volantă cu masă dublă vor fi , de asemenea, necesare pentru masinile din clasa mică , în scopul de a optimiza confortul prin reducerea zgomotului .

Cu toate acestea , aplicarea sporită a sistemelor DMF la aceste vehicule necesită două condiții de bază să fie îndeplinite . În primul rând , spațiul de instalare disponibil la autovehiculele cu tractiune față cu motoare montate transversal este foarte limitat , mai ales în direcție axială . În al doilea rând , gama de prețuri pentru aceste vehicule impune o soluție cost-eficientă. Aceasta trebuie să fie în măsură să justifice costurile pentru un amortizor de torsiune mai bun pentru aceste autovehicule low-cost. Pe baza acestui scenariu , au fost implementate programe de dezvoltare folosind aplicații de inginerie simultană și a procedurilor orientate pe proiecte pentru a dezvolta un sistem DMF cost-eficiență care necesită un minim de spațiu axial / 3 / . Aceasta se numește DFC sau volant cu masă dublă compact.

Figura 4.20: Conceptul Ambreiajului cu volant amortizor

Ideea de bază pentru această dezvoltare evolutivă este explicată în Figura 4.20. Amortizorul de torsiune și sistemului de ambreiaj sunt integrate într-o singură unitate compactă.

Un design optimizator de spațiu, al ansamblului amortizor de torsiune-ambreiaj a redus lungimea axială necesară.Figurile 4.21 și 4.22 arată două soluții concepute pentru vehicule diferite. După cum se poate observa, ambreiajul a fost deplasat axial în interiorul volantului pentru optimizarea spațiului.Tipic pentru această soluție, rulmentul este montat pe un diametru mic în interiorul cercului găuri de montare.

Fig. 4.21: DFC pentru motor diesel cu 4 cilindrii Fig. 4.22: DFC pentru motor diesel cu 5 cilindrii

Ambreiajul poate fi proiectat fie ca o unitate integrată sau, așa cum se arată aici, o unitate asamblată. Designul ansamblului a fost dezvoltat exclusiv pentru cerințele de service. Design-ul integrat este livrat producătorului de autovehicule complet cu șuruburile de montaj pe arborele cotit unde este instalat ca o unitate integrată. Instalarea implică o singură operație: Un imbus special trece prin găurile arcului diafragmă și disc pentru a strânge șuruburile arborelui cotit. Această combinație de componente integrate și reducerea efortului de asamblare deține un potențial extraordinar de reducere a costurilor în ceea ce priveste managementul materialelor și a operațiuniilor de asamblare.

Ambele modele sunt dotate cu inele suplimentare montate pe circuitul primar al ambreiajului . Acestea sunt utilizate pentru a crește momentul de inerție al circuitului primar și , prin urmare, de a reduce efectiv acciclităților de torsiune transmise la arborele cotit , și în mod special la accesoriile motorului . Efectul de izolare al amortizorului de torsiune nu are nevoie de o creștere a momentului de inerție pe masa primară .

Masele de inerție suplimentare sunt fabricate din tablă de oțel printr-o metodă de eficientizare a costurilor. A fost dezvoltată o tehnologie specială de producție , în scopul de a oferi o soluție de optimizare a costurilor și plauzibilă din punct de vedere tehnic .

Următoarele caracteristici reprezintă repere importante în timpul de dezvoltare a DFC :

• performanța termică a sistemului de ambreiaj

• designul rulmentului

• operațiunea de formare

• design de etanșare

• procesul de asamblare

Primele trei puncte vor fi abordate pe scurt aici .

Reducerea în diametru a ambreiajului și necesitatea de a atinge o performanța existentă într-un design mai compact , integrat necesită acordarea unei atenții deosebite la acumularea căldurii în sistem .Măsurătorile de debit și calculele au fost efectuate în colaborare cu Universitatea din Karlsruhe ,Germania și Institut für thermische Stömungsmaschinen.

Figura 4.23 prezintă fluxul de aer în interiorul unui DFC . Piesele individuale au fost proiectate special pentru cel mai bun flux de aer posibil , prin interiorul unității , în scopul de a reduce temperaturile de vârf .

Tabelul din figura 4.23 prezintă rezultatele acestor măsuri de optimizare . Temperatura de suprafață într- un anumit test " start " ar putea fi redusă cu 55% printr-un transfer de căldură îmbunătățit . Numărul de porniri într-un test special de pornire în pantă s-a crescut de la 40 la 100, iar testul a fost oprit la 100 porniri fără defecțiuni constatate .

Raportul dintre diametrul exterior și diametrul interior al fețele fost crescut pentru a atinge încărcări specifice adecvate pe suprafețele frontale . Numeroase teste de stres au dovedit că sistemul DFC este capabil de a atinge durabilitatea necesară și specificațiile de siguranță la suprasarcină.

Figura 4.23: Distribuția fluxului de aer și performanța termică la DFC

Cea de a doua piatră de hotar în dezvoltarea DFC a fost rulmentul cu bile. Un concept cu totul nou a fost dezvoltat, folosind experiența acumulată în timpul producției volantului cu masă dublă. Optimizarea designului de etanșare, creșterea volumului de lubrifiant și utilizarea unui lubrifiant special a produs un rulment cu durabilitatea necesară. Această performanță a fost realizată în ciuda dimensiunilor drastic reduse ale ansamblului.

Tribologie:

Corp static: inel, oțel carbon lubrifiant:

unsoare

(lubrifiant de bază)

dynamic body:

rulment, oțel carbonic

tipul de frecare:

Cerințe principale:

Combinația fricțiunii de rostogolire si alunecare cu o viteză relativă de 0 la pozițiile finale

-Protecție împotriva uzurii sub sarcini oscilante

– lubrifiant cu durată de viață ridicată

– Nici o separare a lubrifianților în forța centrifugă

– Low cost

Figura 4.24: Tribologia rulmenților la volantul cu masă dublă (DMF)

Trebuie să se constate , că la DMF, încărcarea de rulmentui este total diferită de cea a aplicațiilor standard. Figura 4.24 descrie tribologia sistemului și cerințele principale . Deoarece inelul interior și cel exterior se rotesc cu aceeași viteză ,rulmentul cu bile oscilează cu o viteză relativă de zero la pozițiile de capăt.În același timp, forța centrifugă exercită presiune asupra întregului sistem. Aceste condiții de exploatare au fost simulate în teste de rulmenți realizate pe standuri special concepute în care s-au verificat eficacitatea lubrifiantului special și designul cavității de lubrifian.Utilizând procedee inginerești simultane, tehnologii de fabricație pentru aceste operațiuni speciale de formare a placilor s-a urmărit a se asigura procesul de producție cel mai eficient al costurilor pentru piesele complexe.Figura 4.25 prezintă două exemple. Inelul de inerție este creat folosind un proces de 6 etape prin care gulerul exterior este pliat cu 180 de grade .Inelul de acoperire cu un cerc de găuri înfundate filetate este, de asemenea, fabricat de la zero, dar în șapte pași. Zona de gaură filetată este formată prin alezarea marginii capacului după procesul de formare.În cele din urmă înșurubarea este realizată în timpul asamblării, când șuruburi autofiletante se introduc în orificiile orbe.Acest lucru arată în mod clar dezvoltarea intensivă necesară pentru a îndeplini aceste cerințe tehnice într-un mod rentabil.

Inelul de inerție

formată de la zero în 6 pași

cover ring

formată de la zero în 7 pași

Figura 4.25: Tehnologia de formare pentru DFC

Dezvoltarea DFC nu va fi finalizată pentru o lungă perioadă de timp.În prezent se testează continuu soluții de reducere a costurilor.Figura 4.26 prezintă DFC II. Optimizarea spatiului de bază,designul ansamblului ambreiaj- amortizor de torsiune a fost menținut, dar pozițiile ambreiajului și amortizorului s-au schimbat. Arcul de amortizare are un diametru de operare mai redus , dar un diametru al spirei mult mai mare pentru realiza o amortizare suficientă . Ambreiajul a revenit în poziția sa exterioară, pentru a realiza o rază de frecare de eficiență ridicată.

Figura 4.26: DFC II

Conexiunea șurub ambreiaj a fost înlocuit cu o prindere baionetă, așa cum se arată în Figura 4.26. Atât carcasa secundară cât și capacul ambreiajului au suruburi centralizate. Un inel de arc împărțit este fixat în spatele filele îndoite pe carcasa secundară.

Capacul și carcasa secundară sunt unite printr-o conexiune preîncărcată. Dezasamblarea sistemului DFC pentru service se face extrem de elegant și simplu. Sistemul de prestrangere este dezarmat cu un instrument special și inelul de arc este îndepărtat din suporți (a se vedea figura 4.27). Fără a fi necesare scule speciale, ambreiajul este eliberat și poate fi schimbat, împreună cu discul.

Figura 4.27: Dezasamblarea ambreiajului cu DFC II

Acest design inovativ de ambreiaj permite, de asemenea rotirea unitații de ambreiaj constând din ambreiajul cu placă de presiune și inelul volantului secundar.(figura 4.28).Sarcina exercitată de arcul diafragmă dintre carterului volantului și inelul de arc al ambreiajului asigură transferul de cuplu . În același timp , sistemul este ușor preîncărcat , producând , de exemplu , o alunecare cuplu de aproximativ 500 Nm pentru un motor de 250 Nm .

Prin urmare , unitatea de ambreiaj , de asemenea, funcționează ca un limitator de cuplu , reducând astfel de momente de vârf , care exercită în mod normal, o sarcină inutilă pe arcul amortizor . Designul amortizorului poate fi mai simplu și mai eficient în ceea ce privește costurile . Nu mai este necesară frezarea captelor arcurilor amortizor; în schimb, acestea pot ieși direct pe opritoarele formate în flanșă și carcasă amortizororului .

Figura 4.29 ilustrează funcția limitatorului de cuplu . Curbele de viteză se măsoară în timpul unei cuplări rapide cu sistemul DFC II . Diagrama centru în figura 4.29 prezintă vârfuri de maxim ale cuplului, măsurate în DFC cu un sistem de ambreiaj cu alunecare selectiv blocat , în timp ce diagrama de mai jos reprezintă în mod clar reducerea cuplului maxim atins în cazul în care funcția de limitare de cuplu este activată . Desigur , acest design de ambreiaj poate fi utilizat și cu un design exterior al arcului-amortizor , ca și la DFC I.

Inerția primară

Inerția secundară

ambreiaj

Figura 4.28: DFC – Funcția de limitare a cuplului

transmisie

inerția secundară

inerția primară

fără limitatorul de cuplu

cu limitatorul de cuplu

timp

Figura 4.29: Limitarea de cuplu la DFC

Discul de ambreiaj trebuie să fie special conceput în zona amortizorului de torsiune. Integrarea amortizării și utilizarea sistemelor de fățuire al ambreiajului nou dezvoltate aduce reduceri suplimentare de costuri. Din nou, noile tehnici de formare pentru piese din tablă au un rol important. Teste de rezistență sunt efectuate continuu pentru sistemele mai sus menționate.

Figura 30 arată ambele reduceri de costuri anticipate și realizate pentru sistemele cu volant cu masă dublă în comparație cu o soluție cu volant cu masă singulară, și ambreiaj cu disc amortizat la torsiune.

400

300

100 % = conventional

flywheel, clutch disc

200

100

0

Figura 4.30: Evoluția costurilor pentru sistemele cu volant cu masă dublă

O analiză de valori a sistemului DFC a demonstrat că aceste unități compacte oferă toate avantajele DMF implicând creșteri minime de costuri în comparație cu sistemele convenționale. Acest lucru se traduce în beneficii de cost pentru constructorii de autovehicule.

5 Modele speciale de DMF

5.1.Amortizor pentru transmisie cu dublu ambreiaj (DCT)

Volantul utilizat în DCT este o formă specială de DMF. Ca și la DMF convenționale pentru cutiile de viteze manuale, există un volant primar și unul secundar. Totuși partea secundară, în contrast cu modelul convențional , nu este o parte fixă ​​a DMF, deci nu este proiectată ca o masă a volantului, ci sub forma unei flanșe.Ea servește doar ca o legătură între masa primară și ambreiajul dubla

Masa secundară este înlocuită în acest caz de greutatea ambreiajului dublu, care este montat pe un arbore de intrare (arbore tubular) al cutiei de viteze. De asemenea nu este nevoie pentru conectarea directă prin rulment a maselor opuse, care se realizează sub formă de bile sau lagăre de alunecare

DMF-urile convenționale.

1 2 3 4

Masă primară cu arc-amortizor

Flanșă cu dantură internă pentru angrenarea cu roata de cuplare al Ambreiajului dublu

Inel de tensiune

Capacul volantului primar cu coroană dințată pentru electromotor

2 1

1 inel de tensiune

2 inel de cuplare al ambreiajului dublu

O altă diferență față de DMF convențional este lipsa suprafaței de frecare pe partea secundară. Acesta este de asemenea situată pe ambreiajul dublu. Acolo, placa centrală poartă suprafețele de frecare pentru ambele ambreiaje. În locul suprafaței de fricțiune pe DMF ,este utilizată o flanșă dințată la interior. Inelul de cuplare al ambreiajului dublu angrenează cu această flansă. Cum cele două roți dințate angrenate ar produce zgomot, un inel de tensiune este montat ca o contramăsură. Acesta pretensionează cele două roți dințate, astfel că nu există niciun joc între suprafețele dinților. La unele modele, inelul de tensiune trebuie să fie comprimat cu un instrument special înainte de montarea cutiei de viteze.

5.2.DMF cu Placă-Adaptor (Driveplate)

Începand cu anul 2008, o nouă generație de cutii de viteze a fost montată pe unele modele Audi. Aceste cutii de viteze pot fi recunoscute prin aranjamentul diferit al diferențialului. Acesta se află acum în fața ambreiajului în sensul de deplasare. ca urmare, fluxul de putere de la arborele de antrenare la stânga trebuie să fie transmis direct prin carcasa clopot printr-un arbore cu flanșă. Din acest motiv, utilizarea unui DMF convențional nu mai este posibilă. Pentru a conferii aceastei unități de transmisie o amortizare eficace fost dezvoltat DMF cu placă-adaptor.

1

5.1.Driveplate

Driveplate-ul este o placă-adaptor formată dintr-o foaie de oțel, care este fixată pe DMF prin puncte obijnuite de prindere. Placa-adaptor , ca și un convertizor de cuplu într-un cutie de viteze automată , este fixat pe partea motorului la raza exterioară a discului de cuplare.

Funcțiile Plăcii-Adaptor:

• Acesta oferă spațiul necesar pentru pătrunderea arborele cu flanșă

• Transferă cuplul motor prin îmbinarea cu șuruburi pe discul de cuplare a articulației nituite pe DMF

Spre deosebire de DMF-ul convențional , masa secundară are un rulment cu ace pe arborele de intrare în cutia de viteze. Rezultă o distribuție a greutății favorabilă între cei doi volanți.

Construcția internă a DMF este practic identică cu cel al altor tipuri descrise.

1

2

3

4

5

1 Îmbinare nituită 1

2 Arbore cu flanșă al cutiei de viteze

3 Placă-Adaptor

4 Disc de cuplare

5 DMF

1-Rulmentul cu ace al volantului secundar

5.3Amortizor centrifugal pendular pentru DMF

Amortizorul centrifugal pendular a fost dezvoltat pentru a spori și mai mult capacitatea de amortizare la turații reduse ale motorului. Fără a adăuga spațiu suplimentar s-a adăugat o masă suplimentară ( amortizorul centrifugal pendular) celor două mase principale ale volantului cu masă dublă. Se compune din trei sau patru mase pendulare duble care stau pe flanșa DMF. Ele sunt suspendate pe două știfturi care se mișcă în locașuri în formă de rinichi în masele pendulare și în flanșă. Oscilația maselor pendulului este indusă prin frecvența de aprindere a motorului.Pendulul, cu toate acestea, nu e situat direct în curentul de putere. Ca rezultat al cuplului inerțial, masele pendulului se mută în opoziție cu oscilația inițială și, în acest fel, lucrează ca niște amortizoare de oscilații.Greutatea totală a masei pendulului este doar un kg.

Masa pendulară

Rezultatul este o amortizare de oscilații optimă de la cupluri de mari și turații mici. Acest lucru aduce o contribuție majoră la reducerea consumului de combustibil și a emisiilor de CO2.

5.4 Ambreiaj cu volant amortizor (DFC)

La înlocuirea DMF si a ambreiajului , DFC este o alternativă de reparații dovedită. Acesta constă dintr-o unitate pre-asamblată de DMF, disc de ambreiaj și placă de presiune.

Preasamblarea componentelor individuale din fabrica economisește timp considerabil în atelier, astfel DFC-ul poate fi montat direct pe motor. Cauzele frecvente de defecte, cum ar fi de asamblarea incorectă sau combinația de componente de la diferiți producători, sunt evitate.

Ansamblu ambreiaj-placa de presiune Masa secundară cu flanșă Masa primară

5.5 DMF pentru Transmisii Continue Variabile (CVT)

Într-o cutie de viteze complet automată, convertizorul de cuplu acționează, printre altele, ca un amortizor oscilație centrifugal în trenul de rulare. Cutiile de viteze CVT, cu toate acestea, funcționează fără un convertizor de cuplu. Prin urmare, amortizarea centrifugală este asigurată de o formă specială de DMF.  Diferența esențială din modelele DMF descrise mai sus este proiectarea iesirii de cuplu. Aceasta nu are loc prin suprafața de frecare a masei secundare sau prin dantura flanșei ca la amortizorul cu dublu ambreiaj. La DMF pentru cutiile de viteze CVT, cuplul motor este transferat direct printr-un punct central, nituit pe flanșa și masa secundară, la arborele de intrare cutie de viteze.

Audi multitronic ®

1 2

1-Butuc central 2-Masă adițională pe partea volantului secundar