Το βολάν διπλής μάζας παρεμβάλλεται σε ένα σημείο όπου η περιστροφή φαίνεται ομαλή, αλλά η ροπή φτάνει με παλμούς. Κάθε καύση επιταχύνει στιγμιαία τον στροφαλοφόρο. Αν αυτές οι διακυμάνσεις περάσουν ανεμπόδιστα στη μετάδοση, μπορούν να προκαλέσουν θόρυβο και κραδασμούς. Η λύση χωρίζει τη μάζα του βολάν σε δύο τμήματα και βάζει ανάμεσά τους ένα σύστημα ελατηρίων και απόσβεσης.
Βολάν διπλής μάζας: δύο πλευρές, διαφορετικός ρόλος
Η πρωτεύουσα μάζα βιδώνεται στον στροφαλοφόρο και ακολουθεί άμεσα τις διακυμάνσεις του κινητήρα. Φέρει και τη στεφάνη που συνεργάζεται με τη μίζα. Η δευτερεύουσα μάζα βρίσκεται προς την πλευρά του συμπλέκτη. Σε μια συμβατική διάταξη χειροκίνητου κιβωτίου παρέχει την επιφάνεια τριβής πάνω στην οποία πιέζεται ο δίσκος.
Οι δύο μάζες δεν είναι άκαμπτα ενωμένες. Ένα έδρανο επιτρέπει περιορισμένη σχετική γωνιακή κίνηση, ενώ τα τοξωτά ελατήρια μεταφέρουν τη ροπή. Έτσι, η δευτερεύουσα πλευρά δεν είναι υποχρεωμένη να αναπαράγει αμέσως κάθε μικρή μεταβολή της πρωτεύουσας.
Η διαδρομή της ροπής μέσα από τα ελατήρια
Στη διάταξη που περιγράφει η Schaeffler, η ροπή περνά από την πρωτεύουσα μάζα στα τοξωτά ελατήρια, στη φλάντζα και στη δευτερεύουσα μάζα. Στη συνέχεια φτάνει στον συμπλέκτη και στο κιβώτιο. Τα πτερύγια της φλάντζας τοποθετούνται ανάμεσα στα ελατήρια, ώστε η σχετική περιστροφή να τα συμπιέζει.
Η ελαστικότητα επιτρέπει προσωρινή αποθήκευση ενέργειας. Η απόσβεση περιορίζει την ταλάντωση του συστήματος. Πρόκειται για δύο συμπληρωματικές λειτουργίες: ένα ελατήριο από μόνο του μπορεί να επιστρέψει την ενέργεια και να συνεχίσει να ταλαντώνεται. Γι’ αυτό η συμπεριφορά εξαρτάται από ολόκληρο τον μηχανισμό και την προσαρμογή του στον συγκεκριμένο κινητήρα.
AI εικονογραφήσεις: ενδεικτική τομή στο εξώφυλλο και αφαιρετικό διάγραμμα της ελαστικής σύνδεσης στο κείμενο. Δεν αποτελούν κατασκευαστικό σχέδιο συγκεκριμένου εξαρτήματος.
Γιατί έχει σημασία στις χαμηλές στροφές
Ο στόχος δεν είναι απλώς να προστεθεί βάρος. Με τον διαχωρισμό των μαζών και την επιλογή της ελαστικότητας, ο σχεδιαστής μετακινεί τη συχνότητα συντονισμού του συστήματος χαμηλότερα. Η Schaeffler εξηγεί ότι αυτή η μετατόπιση βοηθά στην απομόνωση των ταλαντώσεων στην περιοχή λειτουργίας του κινητήρα, ιδιαίτερα στο ρελαντί και στις χαμηλές στροφές.
Αυτό δεν σημαίνει ότι εξαφανίζονται όλοι οι κραδασμοί. Το αποτέλεσμα εξαρτάται από τη σχεδίαση και τις συνθήκες λειτουργίας. Το βολάν διπλής μάζας είναι τμήμα μιας συγκεκριμένης μετάδοσης, με συγκεκριμένη ροπή, αδράνεια και χαρακτηριστικά ταλάντωσης.
Ο δίσκος και οι διαφορετικές κατασκευές
Επειδή η στρεπτική απόσβεση έχει μεταφερθεί στο βολάν, σε πολλές τέτοιες εφαρμογές χρησιμοποιείται δίσκος συμπλέκτη χωρίς τον συνηθισμένο δικό του στρεπτικό αποσβεστήρα. Δεν πρέπει όμως να θεωρούμε ότι όλα τα συστήματα είναι πανομοιότυπα. Στις εφαρμογές διπλού συμπλέκτη, για παράδειγμα, σημαντικό μέρος της αδράνειας στη δευτερεύουσα πλευρά προέρχεται από το ίδιο το συγκρότημα των συμπλεκτών.
Υπάρχουν επίσης εκδόσεις με φυγοκεντρικό εκκρεμές. Οι πρόσθετες μάζες του ταλαντώνονται ώστε να αντισταθμίζουν συγκεκριμένες διακυμάνσεις, χωρίς να αποτελούν την κύρια διαδρομή μεταφοράς της ροπής. Η παρουσία τους δεν είναι δεδομένη σε κάθε βολάν.
Η ουσία βρίσκεται στην ελεγχόμενη σχετική κίνηση: ο κινητήρας παράγει παλμούς, αλλά το κιβώτιο μπορεί να δέχεται πιο ομαλή περιστροφή. Γι’ αυτό δύο βολάν με παρόμοια εξωτερική εμφάνιση δεν είναι κατ’ ανάγκη ισοδύναμα ως προς την εσωτερική λειτουργία τους.
Τεχνική πηγή: Schaeffler REPXPERT — Dual mass flywheel: origins and development.
