OBJAWY AWARII KOŁA DWUMASOWEGO

2016 OBJAWY AWARII KOŁA DWUMASOWEGO Główne objawy uszkodzeń koła dwumasowego w sprzęgłach i ich diagnostyka (main failures of dual mass flywheel in the clutch) Semper Vobiscum & JT RESBUD AUTOMOTIVE 2016-01-01

2 Główne objawy uszkodzeń koła dwumasowego w sprzęgłach i ich diagnostyka Rozwój techniki motoryzacyjnej w ostatnich dekadach spowodował powstanie silników, które odznaczają się wyższą wydajnością. Wiąże się to jednak ze wzrostem wymagań co do komfortu jazdy, które stawiane są samochodom przez ich użytkowników. Konstruktorzy tworzą coraz lżejsze samochody z nadwoziami optymalizowanymi w tunelach aerodynamicznych. Poprzez takie działania, kierowcy stali się jeszcze bardziej wyczuleni na źródła hałasu, jakie pojawiają się w samochodach. Chcą poruszać się autami, które są ciche, a przez to bardziej komfortowe podczas jazdy. Wyjściem naprzeciw są niskoobrotowe silniki i nowej generacji skrzynie brzegów, które pracują na rzadkich olejach. Do lat 80. rozwijana była technika klasycznych tłumików drgań skrętnych. Myślano, że zrobiono wtedy już wszystko co w tym temacie da się osiągnąć. Jak się okazuje, można pójść o krok dalej. Nowoczesnym rozwiązaniem są dwumasowe koła zamachowe czyli DKZ. Jest to nowe rozwiązanie pozwalające na tłumienie drgań w układzie przeniesienia napędu. Czym jest DKZ? W efekcie pracy silnika tłokowego w układzie napędowym powstają drgania skrętne. Pojawia się grzechotanie skrzyni biegów, łoskot nadwozia oraz wibracje związane ze zmianą siły wysprzęglania. Wszystko to generuje hałas, a tym samym pogorszenie jakości jazdy samochodem. W rezultacie prac rozwojowych DKZ, możliwe stało się uzyskanie najlepszego tłumienia drgań skrętnych w układzie przeniesienia napędu generowanego przez silnik. DKZ posiada integralny system

3 sprężyn oraz tłumików. Dzięki temu, dwumasowe koło zamachowe pochłania drgania skrętne praktycznie w całości. Użytkownik samochodu otrzymuje dzięki temu bardzo dobre tłumienie wibracji. Budowa DKZ Standardowe DKZ składa się z: Masy pierwotnej Łożyska ślizgowego Sprężyny łukowej Tarczy zabierakowej Pokryty inaczej zwanej przekrojem Masy wtórnej Masa pierwotna i wtórna zostały od siebie oddzielone systemem sprężyn i tłumików, które wspierane są przez kulkowe łożysko promieniowe lub łożysko ślizgowe. Całe to rozwiązanie pozwala na przemieszczanie się mas względem siebie. Masa pierwotna jest trwale przymocowana do wału korbowego i wzbogacona jest o wieniec koła zamachowego, które napędzane jest przez silnik. Masa tworzy razem z pokrywą pewien rodzaj wnęki, w której może pracować sprężyna łukowa. Dzięki tej sprężynie, system tłumienia może pracować w tak skuteczny sposób. Sprężyna zostaje ułożona w specjalnych ślizgach w kanale tłumienia. Dzięki temu, spełnia swoją rolę w znakomity sposób. Wykonywane ślizgi zapewniają idealne prowadzenie sprężyny podczas wykonywanej przez nią pracy. Dodatkowo, smar wypełniający kanał tłumienia maksymalnie redukuje zużycie pomiędzy ślizgami i sprężynami.

4 Ważny jest moment obrotowy, który przenoszony jest przez tarczę zabierakową. Zostaje ona przynitowana do masy wtórnej ze specjalnymi zderzakami, które zostają umieszczone pomiędzy sprężynami łukowymi. Dzięki masie wtórnej można zwiększyć moment bezwładności skrzyni biegów. Otwory wentylacyjne, które system posiada zapewniają lepsze odprowadzanie ciepła. Warto podkreślić, że DKZ posiada integralny system sprężyn i tłumików, w którym wykorzystywana jest sztywna tarcza sprzęgła bez tłumika drgań. Opis wybranych elementów wchodzących w skład DKZ 1.Masa pierwotna jest to element, który został połączony silnikiem z wałem korbowym. Jest to element bezwładny, który stanowi całość z równie bezwładnym wałem korbowym. W przypadku DKZ masa pierwotna jest bardziej elastyczna niż w tradycyjnym kole. Powoduje to odciążenie wału korbowego. Tworzy ona również z pokrywą kanał tłumienia, który dzieli się na dwie części, które tworzą ogranicznik dla sprężyn łukowych. 2. Masa wtórna jest to element, dzięki któremu DKZ łączy się z układem napędowym po stronie skrzyni biegów. Dzięki współpracy ze sprzęgłem, przekazany zostanie przetworzony moment obrotu od koła zamachowego. Masa wtórna składa się z płyty wtórnej i pierścienia zabierakowego. 3. Łożysko znajduje się w masie pierwotnej. Jest połączeniem obrotowym między masą pierwotną a masą wtórną. Przejmuje obciążenie wytwarzane przez masę wtórną i pozwala na wykonanie odpowiedniego docisku sprzęgła. Przenosi również siłę nacisku na DKZ podczas wysprzęglania.

5 Łożysko zapewnia ruch obrotowy mas, a także ich wychylenie względem siebie. DKZ może posiadać dwa rodzaje łożysk: kulkowe i ślizgowe. Pierwsze było łożysko kulkowe, które przyczyniło się do zapewnienia trwałości DKZ. Możemy mieć tego typu łożysko w dużych i małych rozmiarach. Łożysko kulkowe, które ma duże rozmiary znajduje się w masie pierwotnej w specjalnie wytłoczonym piaście. Tam również znajduje się małe łożysko kulkowe. Następnie wprowadzono łożysko ślizgowe, które jest obecnie standardowym rozwiązaniem w dwumasowych kołach zamachowych. 4. Tarcza zabierakowa jej głównym zadaniem jest przeniesienie momentu obrotowego z masy pierwotnej na masę wtórną. Wszystko to odbywa się przy udziale sprężyny łukowej. Tarcza jest trwałym elementem masy wtórnej i znajduje się również poprzez wysunięte zderzaki w kanale sprężyn łukowych masy pierwotnej. Mamy dwa rodzaje tarczy zbierakowej: z tłumikiem wewnętrznym oraz ze sprzęgłem ciernym. Tłumiki wewnętrzne są wolne od tarcia, przez co poprawiają redukcję wibracji podczas przyspieszania. Dzięki działaniu tej tarczy, DKZ wykazuje niezwykłe właściwości tłumienia drgań. Natomiast tarcza ze sprzęgłem ciernym nie jest przymocowana do masy wtórnej. Jest skonstruowana jak sprężyna talerzowa i zostaje ściśnięta na obrzeżach między dwiema tarczami. DKZ chroniony jest przed przeciążeniem. 5. Pierścień kontroli tarcia pojawia się w niektórych rodzajach DKZ. Posiada kąt swobodnego obrotu i wywiera

6 dodatkowe tarcie przy większych kątach skrętu. Powoduje to wzrost siły tłumienia podczas ruszania lub zmiany obciążenia. 6. Sprężyny łukowe pozwalają na generowanie dużego tarcia przy dużych kątach skrętu i małego przy małych kątach skrętu. Posiadają małą sztywność sprężyny dzięki efektywnemu wykorzystaniu dostępnej przestrzeni. Pomagają w tłumieniu wstrząsów. Mamy do wyboru trzy rodzaje sprężyn: jednostopniowe, dwustopniowe, tłumiące. Rodzaje DKZ Mamy dwa rodzaje DKZ. Pierwszy to zespolone DKZ czyli koło zamachowe zespolone ze sprzęgłem DFC. Jest to specjalna wersja DKZ. Jest fabrycznie zamontowana jaka jednostka modułowa. Drugim rodzajem jest DKZ dla skrzyni CVT. Wykorzystuje się go w bezstopniowej skrzyni biegów CVT oraz w skrzyniach biegów z podwójnym sprzęgłem. W tym przypadku, moc przekazywana jest nie poprzez cierne zasprzęglenie pomiędzy masą wtórną i tarczą sprzęgła, ale wprost na wałek sprzęgłowy, za pomocą bezpośredniego połączenia. Dzięki temu, mamy możliwość zamontowania dowolnej skrzyni biegów. Działanie DKZ To w prostocie tkwi sukces DKZ jak i skuteczność jego działania. Posiada dodatkową masę na wałku sprzęgłowym. Dzięki temu, punkt rezonansu, który standardowo występuje między 1200 a 2400 obrotami, zostaje przesunięty w obszar niższych zakresów obrotów. Uzyskujemy dzięki temu najlepsze tłumienie drgań, nawet na biegu jałowym.

7 Drgania skrętne: konwencjonalne koło zamachowe vs dwumasowe koło zamachowe W przypadku tradycyjnego koła zamachowego, drgania skrętne w przypadku biegu jałowego zostają przenoszone bez żadnego tłumienia na skrzynię biegów. Generuje to uderzanie ząbków przekładni o siebie, w efekcie czego powstaje grzechotanie skrzyni biegów. W dwumasowym kole zamachowym został zastosowany system tłumienia, w efekcie którego następuje redukcja drgań skrętnych, które wytwarzane są przez silnik. Dzięki temu, elementy skrzyni biegów są chronione i nie dochodzi do jej grzechotania. Kierowca może odczuć wyraźną poprawę komfortu jazdy samochodem. Diagnoza uszkodzeń DKZ Gdy dochodzi do wymiany sprzęgła, konieczne jest właściwe ocenienie stanu dwumasowego koła zamachowego. Jeśli DKZ będzie uszkodzone, może to doprowadzić do ponownego zepsucia się wymienionego sprzęgła. Bardzo ważne jest ustalenie przyczyny usterki. Pomogą w tym następujące pytania, które powinno się zadać kierowcy: Co działa nieprawidłowo, jakie objawy zostały zauważone? Kiedy pojawiła się usterka? Jak często się pojawia rzadko, często, zawsze? Kiedy podczas jazdy pojawia się usterka podczas ruszania, przyspieszania, zmiany biegów, przy zimnym lub rozgrzanym silniku? Czy występują trudności podczas uruchamiania silnika?

8 Jaki jest średni roczny i całkowity przebieg pojazdu? Czy występują ponad normatywne obciążenia pojazdu jazda z przyczepą, ciężki załadunek, taxi, pojazd flotowy, nauka jazdy, tuning silnika? Gdzie pojazd jest eksploatowany? po mieście, bliski zasięg, daleki zasięg, jazda głównie po autostradach? Czy były dokonywane naprawy sprzęgła lub skrzyni biegów? Jeśli tak, to przy jakim stanie licznika i co było przyczyną? Podstawowa kontrola pojazdu w takiej sytuacji polegała będzie na: Sprawdzeniu kodu błędu silnika i skrzyni biegów Stanu akumulatora Stanu i funkcjonowania rozrusznika Skontrolowaniu zmian tuningowych Jak postępować z DKZ? Bardzo ważne jest, aby podczas naprawy i montażu DKZ pamiętać o kilku ważnych zasadach. Przede wszystkim, gdyby zdarzył się upadek DKZ, nawet z niewielkiej wysokości, nie możemy takiego koła użyć. Nie nadaje się ono już do wykorzystania. W wyniku takiego upadku, mogło dojść do uszkodzenia łożyska, co na oko nie będzie widoczne. Zepsuciu mógł ulec również pierścień czujnikowy. Ponadto, gdybyśmy zamontowali takie koło, mogłoby dojść do bicia promieniowego lub osiowego. Montaż DKZ

9 Główną zasadą, jaka powinna przyświecać podczas montażu DKZ jest stosowanie się do zaleceń producenta pojazdu. Należy wykonać następujące kroki: Sprawdzenie stanu uszczelnień wałów zarówno od strony silnika jak i skrzyni biegów. Gdy zajdzie taka potrzeba, należy je wymienić Sprawdzenie wieńca rozrusznika pod kątem uszkodzeń i właściwego zamocowania. Zawsze należy wybierać nowe śruby mocujące. Sprawdzenie czy odległość pomiędzy czujnikiem prędkości i kołeczkami a pierścieniem pulsacyjnym DKZ jest właściwa. Gdyby było inaczej, należy tę usterkę skorygować Sprawdzenie czy kołki ustalające dla sprzęgła są prawidłowo zamocowane. Należy pamiętać, że kołki ustalające nie mogą być zbyt mocno wciśnięte, ani nie mogą wystawać poza DKZ. Gdy kołki będą wciśnięte zbyt głęboko w DKZ, będą ocierać o masę pierwotną generując hałas. Takiej sytuacji należy unikać Do czyszczenia powierzchni ciernej DKZ należy używać czyściwa nasączonego środkiem odtłuszczającym. Czynność należy wykonywać z najwyższą starannością i dokładnością, ponieważ środek czyszczący nie może przedostać się do wnętrza DKZ. Należy upewnić się czy śruby mają odpowiednią długość. Gdy śruby będą za długie, będą ocierać o masę pierwotną, co spowoduje pojawienie się hałasu. Poza tym, może również dojść do zablokowania masy pierwotnej w efekcie tarcia. Również, za długie śruby uszkodzą łożysko lub wyrwą je z gniazda.

10 Kwestia hałasu Gdy DKZ zostanie zamontowane, a hałas nadal będzie się pojawiał, warto sprawdzić czy nie jest emitowany przez inne elementy znajdujące się w samochodzie. Hałas może wydobywać się z takich miejsc jak układ wydechowy, osłony termiczne, zawieszenie silnika, osprzęt silnika. Warto również sprawdzić, czy hałas nie wydobywa się z układu paska rozrządu. Aby precyzyjnie określić źródło hałasu, warto do tego celu wykorzystać stetoskop. Najlepsze efekty uzyskamy, jeśli porównamy uszkodzony samochód z modelem, który na pewno dobrze działa. Gdy w samochodzie pojawiały się będą stuki, można wnioskować, że pochodzą one ze sprzęgła, zmiany biegów czy też zmiany obciążenia. Może to być wynikiem nadmiernego luzu między kołami zębatymi w przekładni. Warto podkreślić, że wtedy nie możemy mówić o usterce DKZ. Także w przypadku gdy masa wtórna będzie obracała się względem masy pierwotnej, powstały hałas nie będzie sygnalizował uszkodzenia DKZ. Hałas w tym przypadku może być efektem uderzania zderzaka w sprężyny łukowe lub masy wtórnej w tarczę cierną. Hałasy mogą pojawić się również w efekcie rezonansu w układzie napędowym, niewłaściwego wyważenia DKZ, czego efektem jest oderwanie się ciężarka na tylnej ścianie koła. Hałas może pojawić się również w wyniku uszkodzenia łożyska ślizgowego w piaście DKZ. Bardzo łatwo zdiagnozować, czy DKZ został uszkodzony. Wystarczy zwiększyć obroty silnika. Jeśli wibracje wzrastają

11 wraz z powiększaniem się obrotów, to wtedy możemy mówić o uszkodzeniu DKZ. Chip Tuning Dzięki Chip Tuning możemy w bezproblemowy sposób poprawić moc silnika. Cała procedura jest relatywnie tania. Moc silnika może zostać zwiększona nawet o 30%. Nie jest to jednak pozytywne zjawisko, jeśli chodzi o przyszłą sprawność samochodu. Trzeba pamiętać, że system tłumienia drgań skrętnych dwumasowego koła zamachowego, tak samo jak pozostałe elementy układu przeniesienia napędu, jest zaprojektowany odpowiednio do danych silników. Jeśli dojdzie do przekroczenia maksymalnych ograniczeń, sprężyny łukowe mogą być już kompletnie ściśnięte podczas normalnej jazdy, co pogarsza akustykę i może powodować szarpanie pojazdu. Samochód jest wtedy maksymalnie obciążony, co może prowadzić do uszkodzenia nie tylko DKZ, ale także skrzyni biegów czy mechanizmu różnicowego. Dlatego, wzrost mocy silnika, przesunie moment obrotowy w stronę rezerwy obciążenia DKZ. Podczas jazdy, DKZ jest stale przeciążone przez większy moment obrotowy silnika. W takiej sytuacji, sprężyny łukowe zaczynają pracować na pełnych obrotach niż są do tego przystosowane. Co prawda, w warsztatach tuningowyh usłyszymy, że nic złego się nie stanie, bo otrzymujemy gwarancję na wzrost mocny. Co jednak, gdy gwarancja się skończy, a nasz samochód przestanie działać? Warto ten zabieg przemyśleć. Jak zdiagnozować uszkodzenie poszczególnych elementów DKZ?

12 Trzeba wykazać się wiedzą i umiejętnościami, aby właściwie zdiagnozować uszkodzenia poszczególnych elementów DKZ. Poniżej prezentujemy metody naprawy elementów wchodzących w skład DKZ. Tarcza sprzęgła najczęstszą przyczyną uszkodzenia tego elementu jest jego spalenie. Dochodzi do tego w efekcie termicznego przeciążenia tarczy w wyniku przekroczenia limitu tarczy. Gdy do takiej sytuacji dojdzie, pojawia się obciążenie cieplne DKZ. Gdy przystępujemy do naprawy tego elementów, powinniśmy przede wszystkim sprawdzić czy doszło do termicznego odbarwienia DKZ. Obszar pomiędzy obiema masami do spalenia okładziny na zewnętrznych krawędziach DKZ może dojść w wyniku obciążenia cieplnego tarczy sprzęgła. Może to spowodować uszkodzenie DKZ poprzez dostanie się do jej wnętrza resztek okładziny. Jeśli chcemy naprawić cały element, powinniśmy wymienić DKZ. Powierzchnia cierna w tym przypadku możemy spodziewać się 3 rodzajów uszkodzeń. Pierwszym jest pojawienie się śladów porysowania na powierzchni ciernej w wyniku jeżdżenia na zużytym sprzęgle. W efekcie może dojść do ograniczenia możliwości przeniesienia mocy, ponieważ sprzęgło nie wyczuwa odpowiedniego momentu, w którym powinno zdziałać. Może dojść wtedy do uszkodzenia powierzchni ciernej DKZ. Konieczna będzie tu wymiana DKZ. Drugim rodzajem uszkodzenia są miejscowe ciemne ślady przegrzania. Jednak, w tym przypadku nie musimy nic

13 jeszcze robić ze względu na małą szkodliwość zjawiska. Trzecim przypadkiem uszkodzenia jest pojawienie się pęknięć na powierzchni ciernej w wyniku przeciążenia cieplnego. W tym przypadku DKZ nie będzie działało prawidłowo i powinniśmy je wymienić. Łożysko kulkowe mogą tu powstać takie uszkodzenia jak: wyciek smaru, zatarcie łożyska, bark uszczelki. Przyczyną tych zjawisk jest przeciążenie cieplne lub powstanie uszkodzenia mechanicznego. Takie uszkodzenia pojawiają się w wyniku nieprawidłowego smarowania łożyska, co prowadzi do uszkodzenia DKZ, które należy wymienić w całości. Łożysko ślizgowe możemy mieć do czynienia z dwoma rodzajami uszkodzeń. Mianowicie z uszkodzeniem lub zniszczeniem łożyska, albo z jego całkowitym zużyciem. Pierwszy przypadek powstaje w wyniku zużycia mechanicznego i konieczna jest wymiana DKZ. W drugim przypadku konieczna jest również wymiana DKZ, aby cały system mógł działać poprawnie. Obciążenia cieple mogą wystąpić niewielkie, średnie, wysokie i bardzo wysokie obciążenia cieplne. Niewielkie obciążenia rozpoznajemy poprzez lekkie odbarwienie powierzchni ciernej. Nie musimy nic robić w takiej sytuacji. Średnie obciążenia możemy rozpoznać dzięki złotawo żółtemu zabarwieniu powierzchni ciernej. Jest to jednak normalne zjawisko, które pojawia się w wyniku eksploatacji. Nie należy w tej sytuacji jeszcze reagować. Kontrolka powinna nam się zapalić w przypadku wysokiego obciążenia cieplnego, gdy pojawiają się przebarwienia w obszarze nitów lub na zewnątrz powierzchni koła. Dochodzi do

14 tego w przypadku obciążeń wynikających z temperatury 280 stopni Celsjusza. Jeśli obciążenie było bardzo intensywne, konieczna będzie wymiana DKZ. Tylko gdy DKZ nie ma pęknięć nie jest konieczna jego wymiana. Wymiana DKZ będzie natomiast konieczna w przypadku bardzo wysokich obciążeń cieplnych. Pojawiają się wtedy zabarwienia fioletowo niebieskie na bocznej lub tylnej części DKZ. Pierścień kontroli tarcia występuje wtedy stopiony pierścień kontroli tarcia w wyniku wysokiego obciążenia cieplnego wewnątrz DKZ. Funkcje DKZ zostają ograniczone i konieczna jest jego wymiana. Pierwotna masa DKZ w wyniku zużytych cierni pierścienia łożyska ślizgowego pojawia się wzajemne ocieranie mas DKZ, a wtedy DKZ zaczyna głośno pracować. Konieczne urządzenie należy wtedy wymienić. Wieńce mamy dwa rodzaje wieńców: rozrusznika i czujnika obrotów. W pierwszym przypadku może dojść do uszkodzenia rozrusznika, co objawia się skrajnie zużytym wieńcem rozrusznika. Pojawia się hałas w trakcie rozruchu. Mamy wtedy dwie możliwości naprawy. Albo wymienić DKZ albo sprawdzić działanie rozrusznika i spróbować go zreperować. Wieniec czujnika obrotów może zostać uszkodzony mechanicznie, czego efektem będzie odkształcony ząb wieńca czujnika. Rozpoznamy to wtedy, gdy silnik zacznie pracować nierówno. Konieczna będzie wtedy wymiana DKZ. Wyciek smaru w wyniku uszkodzenia może pojawić się nieznaczny wyciek smaru lub obfity wyciek smaru. Nieznaczny wyciek może wypływać z otworów lub

15 uszczelek silnika. Jednak,w tej sytuacji jest to całkiem normalnie i nie oznacza uszkodzenia. Gdy jednak wyciek jest obfity, wymiana DKZ będzie konieczna. Jest to wynikiem nieprawidłowego smarowania sprężyn obwodowych. Ciężarki wyważające może dojść do obluzowania lub braku ciężarka, co rozpoznamy poprzez głośne buczenie. DKZ jest wtedy źle wyważony i konieczna jest jego wymiana. Narzędzia używane w serwisach do diagnozy DKZ Przy diagnozie serwisy samochodowe korzystają z takich narzędzi jak np.: Dźwignia pomiarowa Podstawa miernika kątowego Dystans blokady koła zamachowego Ramię blokujące miernika kątowego Trzpienie mocujące Blokad koła zamachowego Czujnik zegarowy Miernik kątowy