デュアルマス (デュアルマス) フライホイール - 原理、設計、シリーズ

デュアルマスフライまたはデュアルマスフライの俗語で、デュアルマスフライホイールと呼ばれる装置があります。 この装置は、エンジンからトランスミッション、さらには車両のホイールへのトルクの伝達を可能にします。 デュアルマスフライホイールは、寿命が限られていることが多いため、注目を集めています。 ウォレットには数百から数千ユーロが含まれているため、交換は面倒であるだけでなく、経済的コストも必要とします。 かつては車に問題がなかった頃、運転手の間では二輪車が何に使われているのかという疑問をよく耳にします。

少しの理論と歴史

レシプロ内燃エンジンは比較的複雑な機械であり、その動作は段階的に中断されます。 このため、フライホイールはクランクシャフトに接続されており、そのタスクは、圧縮行程中（非稼働中）の受動抵抗を克服するのに十分な運動エネルギーを蓄積することです。 これにより、とりわけ、エンジンに必要な均一性が達成されます。 エンジンは、エンジンのシリンダー数が多いほど、またはフライホイールが大きい (重い) ほど、バランスがとれています。 ただし、フライホイールが重くなると、エンジンの耐久性が低下し、素早く回転する準備が整いません。 この現象は、たとえば、1,4 TDi または 1,2 HTP エンジンで観察できます。 より強力なフライホイールを使用すると、これらの XNUMX 気筒エンジンは低速になり、速度も低下します。 この動作の欠点は、たとえば、ギア チェンジが遅くなることです。 フライホイールのサイズは、シリンダーの構成 (インライン、フォーク、またはボクサー) によってさらに影響を受けます。 対向ローラー対向ローラー エンジンは、原則として、たとえば直列 XNUMX 気筒エンジンよりもはるかにバランスが取れています。 そのため、同等の直列 XNUMX 気筒エンジンよりも小さいフライホイールも備えています。 フライホイールのサイズも燃焼の原理に影響を与えます。たとえば、最新のディーゼル エンジンにはほとんど常にフライホイールが必要です。 対応するガソリンエンジンと比較して、ディーゼルエンジンは通常、はるかに高い圧縮比を持ち、それを超えるとかなり多くの仕事 (フライホイールの回転の運動エネルギー) を消費します。

回転するフライホイールに関連する運動エネルギーEkは、次の式を使用して計算されます。

Ec = 1/2·Jω2

（どこ J 回転軸周りのボディの慣性モーメントです。 ω は物体の回転の角速度です)。

バランスシャフトも不均一な動作をなくすのに役立ちますが、バランスシャフトを推進するにはある程度の機械的作業が必要です。 不均一性に加えて、XNUMXつの周期の周期的な繰り返しはねじり振動にもつながり、駆動と伝達に悪影響を及ぼします。 内燃機関の通常の慣性質量は、クランク機構（バランスシャフト）、フライホイール、およびクラッチの部品の慣性質量で構成されます。 しかし、これは、強力で特に円筒形の少ないディーゼルエンジンの場合、不要な振動を排除するのに十分ではありません。 したがって、特定の速度で過度の共振が発生し、クランクシャフトとトランスミッションに過度のストレスがかかり、不快な体の振動が発生し、車内のハムが発生する可能性があるため、トランスミッションとドライブシステム全体をこれらの悪影響から保護する必要があります。 これは、従来のデュアルマスフライホイールを使用したエンジンとトランスミッションの振動振幅を示す下の図ではっきりと見ることができます。 エンジンの出口でのクランクシャフトの振動とトランスミッションの入口での振動は、実質的に同じ振幅と周波数を持っています。 特定の速度では、これらの変動が重なり、示された望ましくないリスクと兆候につながります。

ディーゼルエンジンはガソリンエンジンに比べて強度が高く、部品が重い（クランク機構、コネクティングロッドなど）ことはよく知られています。 このようなエンジンのサイジングとバランス調整は非常に複雑な問題であり、その解決策は一連の積分と導関数で構成されます。 簡単に言うと、内燃エンジンは、それぞれが独自の重量と剛性を備えた多くのコンポーネントで構成されており、それらが一緒になってねじりばねのシステムを形成しています。 ばねで接続されたこのような物体のシステムは、動作中 (負荷がかかった状態) に異なる周波数で振動する傾向があります。 振動周波数の最初の重要な帯域は、2 ～ 10 Hz の範囲にあります。 この周波数は自然と見なすことができ、実際には人には知覚されません。 第 40 の周波数帯域は 80 ～ 40 Hz の範囲にあり、これらの振動を振動として、騒音を轟音として知覚します。 設計者の仕事は、この共振 (80 ～ 10 Hz) を排除することです。これは、実際には、人が不快に感じにくい場所 (約 15 ～ XNUMX Hz) に移動することを意味します。

車には、不快な振動と騒音を排除するいくつかのメカニズム（サイレントブロック、プーリー、ノイズ絶縁）が含まれており、コアには従来の従来のディスク摩擦クラッチがあります。 トルクを伝達するだけでなく、ねじり振動を減衰させる役割もあります。 不要な振動が発生した場合、そのエネルギーのほとんどを圧縮して吸収するスプリングが含まれています。 ほとんどのガソリンエンジンの場合、クラッチ90個分の吸収能力で十分です。 ボッシュ VP ロータリー ポンプを搭載した伝説的な 1,9 TDi で、従来のクラッチと従来のシングルマス フライホイールで十分だった XNUMX 年代半ばまで、同様のルールがディーゼル エンジンに適用されていました。

しかし、時間の経過とともに、ディーゼルエンジンは、体積（シリンダー数）がますます少なくなるため、ますます多くの出力を提供し始め、その操作の文化が前面に出てきました。 「また、ますます厳格な環境基準を開発しました。 一般に、ねじり振動の減衰は、従来の技術では提供できなくなったため、1985質量のフライホイールが必要になりました。 ZMS（Zweimassenschwungrad）デュアルマスフライホイールを最初に導入したのはLuKでした。 その量産はXNUMX年に始まり、ドイツのBMWは新しいデバイスに関心を示した最初の自動車メーカーでした。 それ以来、デュアルマスフライホイールは多くの改良が加えられており、ZF-Sachs遊星歯車機構は現在最も先進的であると考えられています。

デュアルマスフライホイール – 設計と機能

デュアルマス フライホイールは、実際には従来のフライホイールと同じように機能し、ねじり振動を減衰させる機能も果たすため、不要な振動やノイズを大幅に排除します。 デュアルマス フライホイールは、その主要部分であるフライホイールがクランクシャフトに柔軟に接続されているという点で、従来のフライホイールとは異なります。 したがって、重要な段階（圧縮のピークまで）では、クランクシャフトの減速が可能になり、その後（膨張中に）加速が可能になります。 ただし、フライホイール自体の速度は一定のままであるため、ギアボックスの出力速度も一定のままで、振動はありません。 デュアル マス フライホイールは、その運動エネルギーをクランクシャフトに直線的に伝達し、エンジン自体に作用する反力がよりスムーズになり、これらの力のピークがはるかに低くなるため、エンジンも振動し、エンジンの残りの部分の揺れが少なくなります。 体。 モーター側の一次慣性とギアボックス側の二次慣性に分割すると、ギアボックスの回転部分の慣性モーメントが増加します。 これにより、共振範囲がアイドル速度よりも低い周波数 (rpm) 範囲に移動し、エンジンの動作速度の範囲外になります。 これにより、エンジンが発生するねじり振動がトランスミッションから分離され、トランスミッションのノイズやボディのうなりが発生しなくなりました。 一次部品と二次部品がねじり振動ダンパーで接続されているため、ねじりサスペンションのないクラッチ ディスクを使用できます。

デュアルマス フライホイールは、いわゆるショック アブソーバーとしても機能します。 これは、ギア シフト中 (エンジン速度とホイール速度のバランスを取る必要がある場合) にクラッチ ヒットを減衰させ、スムーズな始動にも役立つことを意味します。 ただし、デュアルマス フライホイールの弾性要素 (スプリング) は常に疲れており、クランクシャフトに対してフライホイールがより広く、より簡単に動くようになっています。 問題は、彼らがすでに疲れているときに発生します-彼らは完全に引き抜かれます。 スプリングが伸びるだけでなく、フライホイールが摩耗すると、ロック ピンの穴が押し出されます。 したがって、フライホイールは振動（振動）を減衰させないだけでなく、逆にそれらを作成します。 フライホイール回転の極端な限界での停止が現れ始めます。ほとんどの場合、ギアをシフトするとき、始動するとき、クラッチを接続または切断するとき、または速度を変更するときのすべての状況でバンプとして発生します。 摩耗は、ぎくしゃくした始動、2000 rpm 付近での過剰な振動とノイズ、またはアイドル時の過剰な振動としても現れます。 一般に、デュアル マス フライホイールは、凹凸が XNUMX 気筒エンジンよりもはるかに大きい円筒形の少ないエンジン (XNUMX/XNUMX 気筒など) で、はるかに大きな応力を受けます。

構造的に、デュアルマスフライホイールは、プライマリフライホイール、セカンダリフライホイール、内部ダンパー、および外部ダンパーで構成されます。

デュアルマスフライホイールに影響を与える/寿命を延ばす方法は？

フライホイールの寿命は、その設計と取り付けられているエンジンの特性に影響されます。 同じメーカーの同じフライホイールは、一部のエンジンで300 km走行し、一部のエンジンでは半分しかかかりません。 当初の意図は、車全体と同じ年齢（km）まで生き残るデュアルマスフライホイールを開発することでした。 残念ながら、実際には、フライホイールはクラッチディスクの前に何度も交換する必要があります。 エンジンとデュアルマスフライホイール自体の設計に加えて、導体はその耐用年数に大きな影響を与えます。 一方向または別の方向への打撃の伝達につながるすべての状況は、その耐用年数を短くします。

デュアル マス フライホイールの寿命を延ばすために、エンジンを頻繁にアンダーステア​​ (特に 1500 rpm 未満) に運転したり、クラッチを強く踏み込んだり (ギアを変更するときにシフトしないことが望ましい)、エンジンをシフトダウン (ブレーキなど) しないことはお勧めしません。エンジン）。 妥当な速度でのみ)。 80 km / hの速度で、XNUMX速ではなくXNUMX速またはXNUMX速をオンにし、徐々に低速ギアにシフトすることがよくあります）。 一部のメーカー (この場合は VW) は、車がなだらかなバンクに静止した状態で駐車する場合、まずハンドブレーキをかけてからギア (リバースまたは XNUMX ギア) を入れる必要があることを推奨しています。 そうしないと、車両がわずかに動き、デュアルマス フライホイールがいわゆる恒久的にかみ合い、張力 (スプリングの伸び) が発生します。 したがって、ヒルスピードを使用しないことをお勧めします。使用する場合は、ハンドブレーキで車にブレーキをかけた後にのみ、わずかな動きとその後の長期的な負荷を引き起こさないようにすることをお勧めします-トランスミッションシステム、つまりデュアルマスフライホイールを閉じます. クラッチディスクの温度上昇は、デュアルマスフライホイールの寿命低下にも直接関係します。 特に重いトレーラーや他の車両をけん引したり、オフロードを走行したりすると、クラッチが過熱します。エンジンが壊れていても、クラッチは自動的にロック解除されます。 クラッチディスクからの放射熱は、さまざまなフライホイールコンポーネントの過熱につながり（特に潤滑油の漏れの場合）、耐用年数にさらに悪影響を与えることに注意してください。

修理 - デュアルマス フライホイールの交換と従来のフライホイールとの交換

過度に摩耗したフライホイールを修理するなどということはありません。 修理には、フライホイールとクラッチ アセンブリ (ラメラ、圧縮スプリング、ベアリング) を交換する必要があります。 ギアボックス、場合によってはエンジンを分解する必要がある場合、修理全体は非常に面倒です（約8〜10時間）。 もちろん、最も安いフライホイールが約400ユーロ、最も高価な2000ユーロ以上で販売されている金融を忘れてはなりません。 まだ良好な状態のクラッチディスクを交換する理由は何ですか? しかし、クラッチディスクを修理する場合、それがなくなるのは時間の問題であり、この時間のかかるプロセスはクラッチディスクの数倍の費用がかかり、繰り返さなければならないからです. フライホイールを交換するときは、より多くの距離を処理できるより洗練されたバージョンがないかどうかを確認することをお勧めします。もちろん、車両メーカーによってサポートおよび承認されています。

XNUMXマスのフライホイールを、トーションダンパー付きのラメラが使用されているクラシックなフライホイールに交換する方法についての情報を見つけることがよくあります。 以前の記事ですでに述べたように、デュアルマスフライホイールは、その便利な機能に加えて、エンジン（クランクシャフト）またはギアボックスの可動部分の状態に悪影響を与えるねじり振動ダンパーの機能も実行します。 ある程度、振動減衰はスプリングプレート自体によって排除することもできますが、はるかに強力で複雑なデュアルマスフライホイールと同じパフォーマンスを提供することはできません。 さらに、それがそれほど単純だったとしたら、それは自動車メーカーとその金融所有者によって長い間実践されていたでしょう。彼らは常にコスト削減に取り組んでいます。 したがって、一般的に、デュアルマスフライホイールをシングルマスフライホイールに交換することはお勧めしません。

摩耗したフライホイールの交換を過小評価しないでください

過度に摩耗したフライホイールの交換を延期することは強くお勧めしません。 上記の症状に加えて、フライホイールの任意の部分が緩む（分離する）リスクがあります。 フライホイール自体を破壊することに加えて、エンジンまたはトランスミッションも致命的な損傷を受ける可能性があります。 フライホイールの過度の摩耗は、エンジン速度センサーの正しい動作にも影響します。 スプリングエレメントが徐々に摩耗するにつれて、XNUMXつのフライホイールパーツは、コントロールユニットで設定された許容範囲から外れるまで、ますますたわみます。 これによりエラーメッセージが表示される場合もあれば、逆に、コントロールユニットが誤ったデータに基づいてエンジンを適合させて制御しようとする場合もあります。 これにより、パフォーマンスが低下し、最悪の場合、起動時の問題が発生します。 この問題は、クランクシャフトセンサーがデュアルマスフライホイールの出力側の動きを検出する古いエンジンで特に一般的です。 メーカーはセンサーの取り付けを変更することでこの問題を解消したため、新しいエンジンではフライホイールの入口でクランクシャフトの速度を検出します。