Устройство, принцип работы и ремонт двухмассового маховика

Основная функция маховика – передача через сцепление крутящего момента от коленчатого вала к трансмиссии. Также на его торцевую часть устанавливается зубчатый венец, за который стартер вращает КВ в момент запуска. Но не менее важен эффект сглаживания неравномерности вращения коленчатого вала, с которым лучше всего справляется двухмассовый маховик (Dual Mass Flywheel). Давайте рассмотрим его устройство, принцип работы, неисправности и методы их диагностирования.

Отличие одномассового маховика от двухмассового

Простейший маховик представляет собой чугунный диск с фрикционной площадкой для подвода ведомого диска сцепления, ступицей для крепления к фланцу коленвала и отверстиями для прикручивания корзины. На торец напрессовывается стальной зубчатый венец, с которым в момент пуска зацепляется шестерня бендикса стартера. Для лучшего сглаживания неравномерности вращения и снижения ударных нагрузок при подводе нажимного диска, в нем устанавливаются демпфирующие пружины.

Конструкция двухмассового маховика сложнее и включает в себя следующие элементы:

1. ступица для крепления к задней части КВ;
2. радиальный подшипник. Обеспечивает взаимное вращение первичного и вторичного дисков;
3. ведущий диск (первичный), который соединен с коленвалом;
4. дуговая пружина;
5. фланец. Именно через фланец крутящий момент передается от ведущего на ведомый диск;
6. зубчатый венец (приварен либо напрессован методом горячей посадки);
7. ведомый диск (вторичный). Соединен с первичным валом КПП;
8. вентиляционные отверстия для рассеивания тепла;
9. мембрана. Герметизирует полость с консистентной смазкой.
10. кольцевая камера, заполненная смазывающим материалом. Смазка необходима для снижения трения между дуговыми пружинами и направляющими.

Природа пульсаций крутящего момента

Чем меньшее количество цилиндров, тем большей массы должен быть маховик. Связанно это с соотношением общего времени рабочего хода поршней к остальным тактам работы двигателя. Коленвал ускоряется только в момент рабочего хода поршня. Накопленная за это время кинетическая энергия маховика позволяет нивелировать замедление коленчатого вала при подходе поршня к Н.М.Т. после такта рабочего хода. Именно сглаживанием пульсаций крутящего момента достигается равномерная работа двигателя на низких оборотах. С увеличением количества цилиндров или повышением оборотов в единицу времени процентное соотношение эффективного ускорения коленвала к другим тактам увеличивается.

На низких и средних оборотах ДВС описанная неравномерность вращения коленчатого вала резонансными колебаниями отражается на узлах трансмиссии. На авто с МКПП крутильные колебания приводят к соударению контактных пар шестерен первичного, промежуточного и вторичного валов. Поэтому в движении на кузов передается низкочастотный звон, гул.

На втором графике видно, что коробка передач испытывает куда меньшие резонансные колебания. Помимо увеличения ресурса деталей трансмиссии, Dual Mass Flywheel повышает плавность хода и снижает шумовую нагрузку.

Как это работает?

Первичный и вторичный диски представляют собой две расцепленные массы. Они соединяются с помощью пружинно-демпфирующего механизма, закрепленного на подшипнике скольжения или шарикоподшипнике. Крутящий момент передается с помощью соединенного с ведомым диском фланца. Его выступы упираются в площадки торцов дуговых пружин.

Благодаря свободной посадке на подшипнике, диски могут вращаться относительно друг друга. Угол поворота ограничивается ходом пружины. Именно благодаря этому на ведомом диске гасятся крутильные колебания. При такой конструкции нажимной диск сцепления МКПП не требует установки демпфирующих пружин.

Усовершенствование конструкции

При возрастании крутящего момента двигателя для эффективного гашений крутильных колебаний необходимо утолщать либо увеличивать количество витков дуговых пружин. Но в случае неизменной величины установочного пространства ужесточение пружин снизит эффективность гашения колебаний на низких оборотах. Поэтому конструкторы прибегли к установке внутренних демпферов. Вмонтированные во фланце жесткие пружины работают только в зоне средних и высоких оборотах. В конструкции сохраняются мягкие дуговые пружины, которые сглаживают пульсации крутящего момента на холостом ходу и в зоне низких оборотов.

Последним усовершенствованием, получившим массовое распространение, стало включение в конструкцию маятникового гасителя колебаний. Как и в обычном Dual Mass Flywheel, в конструкции имеется первичная вращающаяся масса (связана с коленвалом) и вторичная (связана с трансмиссией). Но помимо витых дугообразных пружин, со стороны вторичной массы устанавливаются подвижные пластины – грузы центробежного маятника. Его принцип работы заключается в создании противофазных колебаний, которые на низких оборотах должны накладываться на инерционные колебания двигателя. Таким образом, происходит взаимное гашение колебаний и выравнивание скорости вращения коленчатого вала.

В режиме низких оборотов из-за естественных вращательных пульсаций грузы маятника раскачиваются. С повышением оборотов увеличивается центробежная сила, действующая на грузы. Под ее действием амплитуда раскачиваний уменьшается, а грузы замирают в наиболее отдаленной от оси вращения точке. В зависимости от производителя и модели маховика, в конструкцию включат 4-6 плавающих грузов.

Почему не стоит менять DMF на одномассовый?

Главный катализатор массового внедрения двухмассовых маховиков – современное стремление к даунсайзингу (та же мощность при меньшем объеме) и даунспидингу (больше крутящего момента на меньших оборотах двигателя). Справедливо заметить, что в прошлом было достаточно как дизельных ДВС с большим крутящим моментом, так и мощных бензиновых моторов; и все они прекрасно ездили с одномассовыми маховиками. Но те дизели проектировались с огромным запасом прочности, а атмосферные бензиновые ДВС оживали только на высоких оборотах.

Увеличение до 3 тыс. Атм. давления впрыска в системах Common Rail, внедрение непосредственного послойного впрыска на бензиновые моторы, впускные коллекторы переменной длины, турбины с изменяемой геометрией и прочие эффективные разработки повысили мощностные характеристики двигателей. Но возможность с самых низов получить от сгорания ТПВС большое количество энергии привела к колоссальным нагрузкам на КВ и трансмиссию.

Но чтобы двигатель мог потреблять меньше топлива, двигаясь на как можно более низких оборотах, необходимо эффективно гасить неравномерность вращения коленвала. Главная причина появления двухмассового маховика не комфорт водителя, а продление ресурса коленчатого вала и коробки передач в условиях жестких экологических норм.

Внимание! Не рекомендуем менять демпферный маховик на одномассовый, если производитель не регламентирует допустимость такой замены.

Возможные неприятные последствия:

• треснувший коленчатый вал. Будьте уверены, что в таком случае сэкономленных на замене маховика денег не хватит на покупку нового КВ, вкладышей, прокладок и оплату работы мастеров;
• ускоренный износ синхронизаторов, шестерен КПП;
• ухудшение плавности переключения передач, подергивания при старте.

Возможные неисправности и симптомы их проявления

• Разрушение демпфирующих пружин, чрезмерные люфты между подвижными элементами. Симптомы: посторонние шумы, скрежет со стороны маховика, характерное бряканье при запуске и остановке двигателя. Вибрации, потряхивание на холостом ходу, в режиме низких и средних оборотов. В начальной стадии износа указанные симптомы проявляются только после холодного пуска. Характерно, что при выжиме педали сцепления работа мотора нормализуется. На малообъемных моторах изношенный DMF может стать причиной загорания лампочки Check Engine по причине многочисленных пропусков зажигания.
• Износ шарикоподшипников. В случае работы подшипника скольжения на сухую металл корпуса возле посадочного места синеет.
• Протечка смазки. Можно определить по следам смазывающего материала на стыке колокола КПП и блока двигателя. Из-за трения на сухую в скором времени вы услышите скрежет и громыхание со стороны маховика.
• Износ шлицев ведомого диска и первичного вала КПП. Симптомом такой поломки будут щелчки и едва ощутимые удары при переключении передач.
• Перегрев рабочей плоскости ведомого диска. Происходит при длительном проскальзывании ведомого диска сцепления. Можно определить по сине-фиолетовому оттенку и трещинах фрикционной поверхности.
• Глубокие проточки на рабочей плоскости ведомого диска. Появляются от заклепок чрезмерно изношенного ведомого диска сцепления. Неисправность проявляется несоответствием роста оборотов двигателя и динамике разгона автомобиля. Двухмассовый маховик придется заменить.
• Износ зубчатого венца стартера. Причина в неисправном либо неподходящем стартере.

Как правильно проверить?

Чтобы проделанная работа по снятию навесного оборудования и КПП не оказалась напрасной, в первую очередь проверьте систему питания, зажигания, навесное оборудование. Вполне вероятно, что причина неравномерной работы и посторонних шумов именно в них. Если основное подозрение упало на двухмассовый маховик, проверьте следующие характеристики:

• усилие свободного хода ведомого диска относительно ведущего. Маховик для теста откручивать от двигателя необязательно. Руками проверните ведомый диск. Если он проворачивается только в одну сторону, или необходимое для поворота усилие отличается, неисправна дуговая пружина. Некоторые мастера замеряют усилие динамометрическим ключом. Чтобы применить полученные данные, их необходимо сравнить с характеристиками нового либо исправного демпферного маховика. Невозможность провернуть диск говорит о разрушении демпфирующего механизма, заклинивании подшипника;
• угол взаимного проворота. Luk, Sachs – основные производители оригинальных комплектующих для многих марок автомобилей. Их технические специалисты регламентируют проверку по количеству зубьев венца стартера. Для измерения зафиксируйте маховик от проворачивания. Руками поверните ведомый диск до упора влево, сделайте пометку на вторичном диске и венце стартера. Затем поверните его в противоположную сторону и сделайте отметку на венце напротив уже имеющейся на диске. На исправном узле производства Luk должно быть не больше 7 зубцов, на маховиках Sachs не более 3. Рекомендуем уточнять этот параметр для каждой модели DMF;

• радиальный и продольный люфт. Небольшой люфт в обеих плоскостях – вполне нормален для исправного демпферного маховика.

Обязательно осмотрите корпус, уплотнительную мембрану и фрикционную поверхность на предмет описанных выше признаков перегрева и критичного износа.

Ремонт или реставрация?

Заводом-изготовителем не предполагается разборка и восстановление демпферных маховиков, поэтому части корпуса соединены заклепками. Соответственно, запчастей и деталей с ремонтными размерами для такого узла в общественном доступе нет. Но ввиду немалой стоимости оригинальных демпферов, услуга по восстановлению становится все популярней. Многие остаются довольны, но и тех, кто спустя пару десятков тысяч пробега повторно сталкивается с симптомами неисправности, также хватает.

Однозначный ответ на вопрос – реставрировать или менять, пока что дать сложно. Перед обращением в профильные мастерские, найдите реальных клиентов, которые после восстановления проехали как минимум 20-30 тыс. км. Если вы склоняетесь к замене, устанавливайте только узлы, которые поставляются производителем на конвейеры. Luk и Sachs – крупнейшие поставщики демпферных маховиков для Skoda, Volkswagen, Ford, BMW и многих других марок.

Внимание! При первых симптомах неисправного маховика его необходимо заменить. Если игнорировать признаки поломки, изношенный маховик быстро убьет сцепление, разобьет шлицы первичного вала и может стать причиной поломки коробки передач.

Что сокращает срок службы маховика?

Езда в натяг на низких оборотах – наиболее вредоносный для демпферного маховика режим работы. На авто с АКПП о балансе между сохранностью узлов и экономией топлива заботится ЭБУ коробки передач. На авто с МКПП вся ответственность лежит на водителе. Поэтому рекомендуем держать низкие обороты только для поддержания постоянной скорости. При обгоне либо подъемах обязательно переключайтесь на пониженную ступень. Из-за обилия крутящего момента, который доступен с самих низких оборотов, на современном авто вы можете даже не почувствовать возросшую нагрузку. Но детали КШМ и DMF при разгоне в натяг переживают сильнейшие нагрузки.

Не прибавят маховику ресурса и резкие старты с места, постоянное бросание педали сцепления и значительная форсировка двигателя. Износ подушек крепления КПП, двигателя, неисправность в системе зажигания или питания, при которой двигатель работает неровно, также значительно уменьшают срок службы демпферного маховика.

https://www.youtube.com/watch?v=NyUj4zd0lKM

https://www.youtube.com/watch?v=ckf5fWGi5TU

Как вам?